宇宙中的物質如何能夠無中生有?

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宇宙中的物質如何能夠無中生有?

哈勃空間望遠鏡曾經在1995年、1998年和2003年分別對著天空中不同位置、看起來空無一物的區域連續曝光十幾天甚至數十天,最後得到了HDF、HDFS和HUDF三張照片,發現即使在遠達133.5億光年外的宇宙,仍然有難以計數的星系,這使得我們不由得思考一個問題,如此多的物質是從哪裡來的,真的是無中生有?

哈勃常數和宇宙膨脹

布魯諾直覺告訴他宇宙是無限的,但他還沒找到理由與證據之前,就因宣傳哥白尼的日心說被教廷燒死在羅馬鮮花廣場。牛頓發現了萬有引力是制約宇宙天體之後,認為宇宙是無限的!因為無限的宇宙在任意點上受到其它方向上引力的牽制而相互抵消,得以停留在原地,儘管牛頓的理由是錯誤的,但結果卻歪打正著。

1826年德國天文學家奧伯斯認為,如果宇宙有限且是永久存在的,那麼無數多的星光到達地球會讓夜空會亮如白晝。因此奧伯斯認為宇宙必定有一個時間開端。

奧伯斯佯謬

1922年蘇聯宇宙學家弗裡德曼通過假設宇宙物質的均勻性,通過廣義相對論推導宇宙模型是膨脹的,1928年勒梅特得到了同樣的結果。

1929年哈勃通過十多年的觀測發現遙遠的星系正在快速離去,並且哈勃已經測算出了這些星系離去的速度大約為550千米/秒·百萬秒差距(現代天文測定速度為67.15千米/秒·百萬秒差距)。儘管哈勃以當時的技術測量有些誤差,但並不影響宇宙正在膨脹這個結論的正確性。但哈勃拒絕就此事做過多的聯想。

二戰後勒梅特提出了宇宙大爆炸論,而喬治·伽莫夫(計算出伽莫夫因子的那個大神)根據這個大爆炸理論提出了太初合成理論,而拉爾夫·阿爾菲和羅伯特·赫爾曼則從理論上預言了宇宙微波背景輻射的存在,並且測算出大約為5K

1964年美國科學家家彭齊亞斯和威爾遜無意中發現了宇宙微波背景輻射,經過測量為3.5K,1965年又修正為3K,我們熟知的3K背景輻射就是這麼來的!

宇宙大爆炸和奇點

勒梅特提出的宇宙大爆炸觀點正在被一個個觀測所證實,無論是宇宙膨脹還是太初合成理論(宇宙物質以氫元素為主)以及宇宙微波背景輻射等,目標都指向宇宙在很久遠的過去曾經發生過一次開闢天地的大爆炸!宇宙中的一切物質都在這個時期誕生!

  • 奇點的來歷

現代宇宙物理學的幾乎所有研究都基於大爆炸理論,因為與它相關的證據實在是太充分了,但宇宙從哪裡開始爆炸,最初的宇宙是一個什麼樣的狀態當時沒有觸及到這一點!

1965年羅傑·彭羅斯提出了黑洞中心的時空奇點論,霍金受到啟發,他將奇點論用到了整個宇宙方向。1968年霍金與喬治·艾利斯認為宇宙背景輻射的存在證實宇宙的確曾經發生過大爆炸,並且認為宇宙有一個初始的奇點,時間和空間以及物質都是從這初始的起點演化而來!

但有一個有趣的事實是在奇點處一切物理定律都失效,這對現在宇宙誕生論是一個不小的挑戰,不過關於宇宙大爆炸的最初始說法,已經有多個不會產生奇點的說法,比如弦理論中的膜彼此碰撞等,有興趣的朋友可以瞭解下!

  • 質能等價方程

前文我們只交代了宇宙的起源,但物質的來源仍然沒有說清楚,畢竟從一個奇點誕生物質這種神奇的事情無法用一句話說清楚,但很幸運,愛因斯坦在發表狹義相對論時有一篇補充論文《物體的慣性和它蘊含的能量有關嗎?》中給出了質能等價的方程,愛因斯坦認為質量就是能量,能量就是質量,這只是事物的一體兩面,不同狀態下表現方式而已!

2011年6月,美國布魯克海汶國家實驗室中的相對論重離子對撞機(RHIC)將兩束金原子核加速到接近光速碰撞,在對撞機的STAR探測器上探測到了“夸克膠子等離子體”,也就是物質和能量的之間的相變溫度!這個溫度大約是2萬億攝氏度!

簡單的理解這就是物質-能量之間臨界點,再往上就是能量的世界了,所以質量與能量只是在不同狀態下表現而已,當宇宙從“奇點”暴脹成宇宙時,緻密的能量隨著膨脹,溫度下降,從能量狀態轉變為質量,夸克膠子結合成為質子和中子,繼續冷卻,質子以及質子與中子聚變構成了氫、氦與鋰等原子核,但它們要到宇宙膨脹到38萬年後才會捕獲電子形成原子!

宇宙的物質不是物種生有,它只是從能量變成了質量,只要條件合適它可以重新變為能量,而兩者是等價的,也就是說即使跨度為整個宇宙,依然是質能守恆的!


星辰大海路上的種花家


物質到底是什麼?

其實一直以來,很多人對於“物質”、“質量”、“能量”都有誤解。很多人認為物質和能量其實兩個對立的物理學概念。實際上,這種觀念還停留在文藝復興以前,自從牛頓奠定了現代科學,科學家對於質量和能量的思考就從來沒有停止過,但是始終沒有一個很有說服力的理論出現,直到愛因斯坦的出現。

1905年在科學史上被稱為愛因斯坦的奇蹟年。在這一年,他發表了4篇開創性的理論,分別是布朗運動、光電效應、狹義相對論和質能等價(這部分也被認為是狹義相對論的補充)。

其中,質能等價就講清楚了“質量”和“能量”之間的關係,或者說是統一了“質量”和“能量”。我們引用一段愛因斯坦論文中的原話:

如果一個物體以輻射形式發射能量L,它的質量減少L/c^2

所以,愛因斯坦提出的並不是“能量轉化為質量”的觀念,而是能量和質量之間是對應關係,是同一物質的兩個面,能量裡是有質量的,質量裡是有能量的。

因此,我們可以結合起來看,物質其實同時具有質量的屬性和能量的屬性,而質量和能量的對應關係就是通過E=mc^2來關聯的。我們可以來舉一個直白的例子,如果你是100斤,那你對應的質量就是50 kg,而你對應的能量就是50*c^2=50*9*10^16=4.5*10^18 J 。

宇宙中的物質如何能夠無中生有?

搞清楚了能量和質量的關係,那宇宙的物質是如何無中生有的呢?

實際上,按照目前的主流理論,宇宙起源於一個炙熱的開端,也就是奇點奇點大爆炸之後,產生了現在宇宙中的一切。

如果你要問那大爆炸之前是什麼?

那這個確實是不知道的,甚至存不存在“大爆炸之前”都是有疑問的。著名的科學家霍金曾提出這麼一個觀念,我們簡單概括一下:

既然宇宙是時間、空間、物質、時間等的集合。那麼時間只有在宇宙大爆炸之後才有意義,在宇宙大爆炸之前不存在時間,也就沒有所謂的宇宙大爆炸之前的說法。

我們客觀評價這個說法,實際上很多科學家對此是不買單的,因此這個觀念並不是主流的,不過除了這個之外,關於宇宙大爆炸之前,主流的認識是:不知道。而且也確實不存在任何辦法和東西來幫助我們研究這個問題。

因此,如果要追問奇點哪來,這確實是無能為力的。

但是,我們至少還知道一點,那就是大爆炸之後到底是咋回事。

最早宇宙的溫度是非常高的,這當中主要以高能的電磁波(光子)。所以,這個時候的宇宙和現在的最大差別在於沒有實物粒子,也就是電子,質子,中子之類的粒子,實際上很多人納悶的其實是這裡,就是這些實物粒子到底是咋來的?

其實也很粗暴,就是撞出來的。一般粒子都有自己的反粒子,比如:質子的反粒子就是反質子,電子的反粒子就是正電子。而光子的反粒子就是它自己。

一個粒子和自己的反粒子對撞,就會發生湮滅,並釋放出電磁波。

但是光子對撞就有說道了,如果一對光子的能量要大於一對電子的能量,這裡電子的能量可以通過質能等價計算出來,那麼這對光子對撞後,就會產生電子,多餘的能量會轉化為電子的動能。

那如何才能得到高能光子呢?實際上這和溫度有關,如果溫度能達到60億度,這種環境下的光子,就通過對撞產生電子。這裡的溫度被我們稱為閾值溫度,不同的粒子,有不同的閾值溫度。

早期的宇宙溫度是非常高的,所以,實物粒子是在宇宙早期通過光子的對撞出現的。當然,這些一對光子對撞產生的是一對正反電子,這些正反電子後來又會對撞發生湮滅,如此循環往復。而不知道是因為什麼原因,在這一次次對撞中,最終每10萬億對電子對撞都會留下一個電子,每10萬億對正反質子對撞都會留下一個質子。於是,宇宙中正物質佔據了主導。而我們如今的物質也就是在和麼產生的。

可畢竟沒有穿越回去過,那科學家是咋知道這些信息的呢?

事實上是在實驗室進行模擬的,也就是通過高能粒子對撞機來模擬宇宙大爆炸早期的環境,以此來驗證這個理論。


鍾銘聊科學


緣起就能生出有來,我們眾生就住在宇宙

中呀,哪一樣東西不是緣生的?如剪一

根藤蔓,它本來只一根,你把它剪成了

幾截了,一截一截地埋在土裡只露出一

小部分來,它就一一都會長出新藤來,

紅薯苗就是這樣插種的。

這種無性繁殖,就可以無中生出有來。還

有諸多的克隆物種,也是從無中弄出來。


廣法居士


老子《道德經》中的名句“道生一,一生二,二生三,三生萬物”,當道從“一”開始出發,由經二、經過三……抵達“萬”時,即遍佈整個存在。這話而用量子科學來解釋就很容易理解了:“道”是造物主上帝,“一”就是宇宙最核心的物質——宇宙暗能量“H”粒子,“H”粒子用不同的量子態方程式組合構成暗物質和J粒子,然後根據需要按照不同的算法公式合生成不同的粒子(現今我們的宇宙有167278種粒子),然後以此類推形成宇宙萬物。所以萬物看似各不相同,但生命意識本源實質是“H”粒子意識,即實質是“一”的變現,道把它藏在每樣事物裡,當人迷惑時,看不見它,只看見“差異”;當人清醒時,它就以“萬有是一”的方式出現在面前。


烏龍峽剿匪記


中國人的老祖宗老子在《道德經》上說得非常清楚:道生一一,生二二,生三三,生萬物!

也就是說:道生時間,道生空間,道生宇宙,道生萬有,道生萬物,道生植物,道生動物,最後,道生人類!

道是自有永有的!道是充滿宇宙萬有的!被生的不是道!被侷限於宇宙的不是道!道是超越宇宙而存在的!道可以不因宇宙而存在!但是,宇宙不能離開道而存在!

中國人的老祖宗告訴子孫:太初有道!道是生命的源頭,道是真理的本體,道是唯一的道路!順天行道便是德! 一切生命包括宇宙,都是道生的!產生宇宙和生命的生命叫做道!

道不是被造的!道不是被生的!被造的不是道!被生的不是道!

孔子編輯的四書五經中的《尚書》裡說:。天敘有典,敕我五典五惇哉!天秩有禮,自我五禮有庸哉!同寅協恭和衷哉!天命有德,五服五章哉!天討有罪,五刑五用哉!政事懋哉懋哉!”“天聰明,自我民聰明。天明畏,自我民明威。達於上下,敬哉有土!

天是道的另一個稱呼,老百姓也叫做老天爺。也叫上帝,也叫造物主!道是有性格的,有感情的,有脾氣的,是公義光明的!道對宇宙萬物和生命以及人類擁有絕對的主權!就象人對被人所造的手機一樣,人對自己造的手機有絕對的主權!

如果人向自己的手機按A,自己的手機不顯示A相關的內容,反而顯示B,這個手機就是問題手機!就是壞的手機!就是不正常的手機!就是不合格的手機!就是不能用的手機!就是要修理和更換的手機!如果不能修理和更換的手機,就是被人拋棄的手機!手機不順從人就壞手機!

同理,人不順從道,就是壞人或者叫罪人!順天行道叫做天人合一,稱為德!替天行道或逆天行道必然會出現天災和人禍!

道,有主權無中生有!道創造時間,創造空間,創造宇宙,創造萬有,創造萬物,創造生命!生命不是從宇宙產生的!生命是生命的源頭,道生的!

道,也叫做天,也叫做造物主,也叫上帝,就是真理,就是生命,就是道路。就是真理的本體,就是唯一的道路,就是生命的源頭。道一直掌管宇宙萬有,使宇宙萬物有序運行。


lihuazhang2017


宇宙大爆炸的原因是因為在形成奇點時,奇點內的壓力壓碎上帝粒子,使奇點質量減少或者消失,而引力減少消失,從而引發宇宙大爆炸。

宇宙開始大爆炸時,炸出的很多物質是沒有質量的,其速度可以遠超光速

上一輪的宇宙收縮,有些物質還沒有回到奇點,奇點就已經大爆炸,所以宇宙中有星系年齡大於宇宙。


希望4141551025087


道德經第一章就寫,無,名天地之始,有,名萬物之母。…此兩者同出而異名,同謂之玄,玄之又玄,眾妙之門。這就點明瞭,有,無是一回事,都是玄,都是人們覺察宇宙真理的通道,門戶,或窗口。命名的角度不同,強名有無。

現在的科學成就,也證明了,構成我們的這個世界的所謂元素,與我們遙望天空那些明亮的星星之間漆黑一片的空虛的構成元素,並沒有什麼差別。量子級別,物質和能量的差別也模糊不清了。所以不必糾結於有還是無。有和無某種意義上來說是一回事。可以互相轉化。

一個類比,硬幣的兩面,一面是有,一面是無。我們把硬幣旋轉起來,它看起來模糊不清,我們無法分辨,到底是正面還是反面,此時我們可以說它是兩者的結合體。但是會發生什麼呢?如果你非要讓硬幣停下來,迫使硬幣保持單一狀態,要麼正面,要麼反面。以前你不知道硬幣處於什麼狀態,因為它是正反兩面的結合,但是你一停止,硬幣做出了絕定。

波爾的哥本哈根詮釋,電子是現實世界中最常見的組成部分之一,只有當我們觀察它時,我們才能把他的位置變為現實。這就象,我們和世界量子之間有一道屏障,在它後面沒有確定的現實,只有潛在的現實。只有當我們衝破障礙觀察時,事情才會變得確定。明代大儒陽明先生的心即理就有此味。你未看此花時,此花與汝同歸於寂。你來看此花時,則此花之顏色一時明白起來…

亞原子的世界和我們的宏觀世界是不同的世界,亞原子世界具備不確定性,那麼宏觀世界呢?是不是也具備不確定性,如果是,那就進入平行世界的時代了。

如此,無會生有?有即無,無即有。這會隨認知能力的發展而改變。


陳氏養生餅


如何能夠無中生有,我們可以從三個角度來談。

道德經第一章就寫,無,名天地之始,有,名萬物之母。…此兩者同出而異名,同謂之玄,玄之又玄,眾妙之門。這就點明瞭,有,無是一回事,都是玄,都是人們覺察宇宙真理的通道,門戶,或窗口。命名的角度不同,強名有無。

現在的科學成就,也證明了,構成我們的這個世界的所謂元素,與我們遙望天空那些明亮的星星之間漆黑一片的空虛的構成元素,並沒有什麼差別。量子級別,物質和能量的差別也模糊不清了。所以不必糾結於有還是無。有和無某種意義上來說是一回事。可以互相轉化。

一個類比,硬幣的兩面,一面是有,一面是無。我們把硬幣旋轉起來,它看起來模糊不清,我們無法分辨,到底是正面還是反面,此時我們可以說它是兩者的結合體。但是會發生什麼呢?如果你非要讓硬幣停下來,迫使硬幣保持單一狀態,要麼正面,要麼反面。以前你不知道硬幣處於什麼狀態,因為它是正反兩面的結合,但是你一停止,硬幣做出了絕定。

波爾的哥本哈根詮釋,電子是現實世界中最常見的組成部分之一,只有當我們觀察它時,我們才能把他的位置變為現實。這就象,我們和世界量子之間有一道屏障,在它後面沒有確定的現實,只有潛在的現實。只有當我們衝破障礙觀察時,事情才會變得確定。明代大儒陽明先生的心即理就有此味。你未看此花時,此花與汝同歸於寂。你來看此花時,則此花之顏色一時明白起來…

亞原子的世界和我們的宏觀世界是不同的世界,亞原子世界具備不確定性,那麼宏觀世界呢?是不是也具備不確定性,如果是,那就進入平行世界的時代了。

如此,無會生有?有即無,無即有。這會隨認知能力的發展而改變。


野行家報告


宇宙中存在的所有物質都是從無到有

不管是黑夜還是白晝,只要天氣狀態晴好,我們便可以從頭頂這片天空中看到星星、月亮,又或是太陽。雖然,它們中有的是恆星、有的是衛星,但是它們都有一個共同的特點。我們眼中的這些星體,它們並不是一開始就存在的,這其中自然也包括了我們的地球。

簡而言之,這些與大家生活息息相關的所有宇宙物質,其實都可以用“無中生有”來形容它們的來源。這個時候有的人可能會以為我這是想要反科學了,其實,這並不是我要表達的本意。時間萬物的誕生和消亡都有其自身的規律,雖然其中存在一些偶然性概率,但卻也是其演化過程中的必經之路。

關於宇宙起源你知道多少

我們將宇宙用來描述那些存在於此空間中的所有瀰漫物質和星體,關於宇宙這個物質世界的起源,因為它總是在不停的運動和變化,所以研究宇宙的起源也變得特別複雜。大概從人來在這個地球上生活開始,就一直對未知的宇宙充滿了好奇,並花費了數千百年的時間,致力於研究宇宙的起始時間和形成過程。

截至目前,在科學更為普遍的理論是宇宙的誕生始於大爆炸,而這次大爆炸事件的發生時間大約是138億年前。由於宇宙中所有能量和物質的積聚,導致了這個被高溫瀰漫、體積很小、且密度極大的空間,在巨大壓力的作用下發生了爆炸。

而宇宙在之後的時間裡相繼形成的星系、恆星、行星、乃至我們這些地球生命,都是通過這個具有量子物理原理的大爆炸過程才出現在宇宙空間裡。即便是在整個現代宇宙系中,大爆炸宇宙學都是已知最有影響力的學說,它能比宇宙模型解釋更多的實際觀測信息。正是宇宙演化過程中那段從熱到冷的階段,才有了我們現在看到的宇宙模樣。

宇宙中的物質是如何無中生有的?

說到宇宙膨脹和化學元素這兩個詞語的時候,相信很多人都不會對此感到陌生。那你是否知道那些化學元素在宇宙中的誕生時間?當宇宙經歷大爆炸之後,膨脹的特性讓其溫度在較短的時間裡就快速下降。

而化學元素的形成便開始於這個時期,由於當時的宇宙溫度降低到了大約10億度,這導致了宇宙空間中那些原本遊離得中子,失去了自由存在的基礎環境。於是,中子就在兩個完全不同的演化道路上開始了之後的旅程:要麼,它會跟質子結合形成像氫和氦這樣的元素,要麼,它會發生衰變。

當宇宙的溫度進一步降低到100萬度以下的時候,這些在宇宙早期形成的化學元素便基本形成結束。而此時宇宙空間中的物質便不僅有質子,更有電子、光子和許多相對較輕的原子核。與此同時,宇宙輻射也會隨著空間中溫度的進一步下降而減退,逐漸地氣態物質開始在這個空間中出現,並形成了由氣體凝聚而成的氣雲。

而我們的太陽、人類生活的地球這個行星、以及夜晚天空中的月亮和其他星星,則都是通過宇宙中的氣雲演化而來。儘管宇宙中的物質分佈也會有不平衡的時候,但並不會對宇宙的整體結構和平衡狀態產生太大的影響。就好比我們無法通過海洋的潮汐現象,來說明地球上的海水是在減少還是增加的道理一樣。

空間和時間的本質到底是什麼?

在我們的人類社會生活中,通常會將“年”作為地球圍繞太陽運行一圈的時間標準。但當我們放眼整個宇宙中的星體時,由於並不是所有的天體都具有相同的旋轉速度,所以時間的衡量標準也就沒了。就好比我們在地球上經常使用的東西南北這樣的方向概念,也同樣並不適用於宇宙中的空間。

那麼,時間和空間的本質到底是什麼?這個問題已經困擾了人類很長的時間,從兩千多年的古代哲學家,到2019年的現代天文學家,所有人都在尋找這個問題的答案。哥白尼、赫歇爾、哈勃的太陽系、銀河系、河外星系,宇宙探索的三部曲更像是人類追尋宇宙真理的記錄。

現在,宇宙學已經不再是什麼讓人難以理解的抽象哲學思辨,而是一門重要的現代科學內容,一門建立在實際天文觀測與物理實驗基礎之上的科學。雖然,大爆炸理論和穩態理論都是在20世紀的時候被提出,但之後科學家們通過紅移現象發現的宇宙膨脹現象,以及宇宙微波背景的發現,則給了大爆炸理論最有力的證據支持。

關於我們所在太陽系的形成和演化

我們的太陽系在銀河系的空間範圍類,而我們的銀河系在宇宙的更大背景裡。所以,我們所在的太陽系自然也會遵循宇宙物質的演化規律。事實上,太陽子的形成始於大約46億年前的巨大分子云坍縮。

太陽因為坍縮物質在中心的聚集而形成,而向地球這樣的行星、月球這樣的衛星,則是通過原行星盤中的剩餘物質演化而來。太陽系從誕生的時候到現在發生了很多變化,而該空間中天體的碰撞事件直到現在也時有發生。

隨著行星的演化也在同步進行,所以部分行星的位置也在這個過程中有所轉移。科學家們表示,在早期太陽系的演化過程中,行星的遷移活動對演化起到了很大的作用。當然,恆星、恆星和衛星也擁有自己的生命週期。我們所熟悉的這個世界最後都會消亡,比如,我們最熟悉的太陽便會在大約50億年之後死去。


科鼠


無是氣,這個無是實實在在迎接的無,不是無錢的無。還有無即是有隻是沒發現沒利用,核武器不是固有的,是從無到有的,但是它的核武原材料是固有的。無就是道之用的靈魂,道就是在無有之間生有化無,說實際點未來過去之間真道也。抱的就是這個一長生,誰跟著過去誰死亡。誰堅守住一誰生,誰跟著二走誰下地府,二者坤地也。天一也。


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