宇宙中的物质如何能够无中生有?

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宇宙中的物质如何能够无中生有?

哈勃空间望远镜曾经在1995年、1998年和2003年分别对着天空中不同位置、看起来空无一物的区域连续曝光十几天甚至数十天,最后得到了HDF、HDFS和HUDF三张照片,发现即使在远达133.5亿光年外的宇宙,仍然有难以计数的星系,这使得我们不由得思考一个问题,如此多的物质是从哪里来的,真的是无中生有?

哈勃常数和宇宙膨胀

布鲁诺直觉告诉他宇宙是无限的,但他还没找到理由与证据之前,就因宣传哥白尼的日心说被教廷烧死在罗马鲜花广场。牛顿发现了万有引力是制约宇宙天体之后,认为宇宙是无限的!因为无限的宇宙在任意点上受到其它方向上引力的牵制而相互抵消,得以停留在原地,尽管牛顿的理由是错误的,但结果却歪打正着。

1826年德国天文学家奥伯斯认为,如果宇宙有限且是永久存在的,那么无数多的星光到达地球会让夜空会亮如白昼。因此奥伯斯认为宇宙必定有一个时间开端。

奥伯斯佯谬

1922年苏联宇宙学家弗里德曼通过假设宇宙物质的均匀性,通过广义相对论推导宇宙模型是膨胀的,1928年勒梅特得到了同样的结果。

1929年哈勃通过十多年的观测发现遥远的星系正在快速离去,并且哈勃已经测算出了这些星系离去的速度大约为550千米/秒·百万秒差距(现代天文测定速度为67.15千米/秒·百万秒差距)。尽管哈勃以当时的技术测量有些误差,但并不影响宇宙正在膨胀这个结论的正确性。但哈勃拒绝就此事做过多的联想。

二战后勒梅特提出了宇宙大爆炸论,而乔治·伽莫夫(计算出伽莫夫因子的那个大神)根据这个大爆炸理论提出了太初合成理论,而拉尔夫·阿尔菲和罗伯特·赫尔曼则从理论上预言了宇宙微波背景辐射的存在,并且测算出大约为5K

1964年美国科学家家彭齐亚斯和威尔逊无意中发现了宇宙微波背景辐射,经过测量为3.5K,1965年又修正为3K,我们熟知的3K背景辐射就是这么来的!

宇宙大爆炸和奇点

勒梅特提出的宇宙大爆炸观点正在被一个个观测所证实,无论是宇宙膨胀还是太初合成理论(宇宙物质以氢元素为主)以及宇宙微波背景辐射等,目标都指向宇宙在很久远的过去曾经发生过一次开辟天地的大爆炸!宇宙中的一切物质都在这个时期诞生!

  • 奇点的来历

现代宇宙物理学的几乎所有研究都基于大爆炸理论,因为与它相关的证据实在是太充分了,但宇宙从哪里开始爆炸,最初的宇宙是一个什么样的状态当时没有触及到这一点!

1965年罗杰·彭罗斯提出了黑洞中心的时空奇点论,霍金受到启发,他将奇点论用到了整个宇宙方向。1968年霍金与乔治·艾利斯认为宇宙背景辐射的存在证实宇宙的确曾经发生过大爆炸,并且认为宇宙有一个初始的奇点,时间和空间以及物质都是从这初始的起点演化而来!

但有一个有趣的事实是在奇点处一切物理定律都失效,这对现在宇宙诞生论是一个不小的挑战,不过关于宇宙大爆炸的最初始说法,已经有多个不会产生奇点的说法,比如弦理论中的膜彼此碰撞等,有兴趣的朋友可以了解下!

  • 质能等价方程

前文我们只交代了宇宙的起源,但物质的来源仍然没有说清楚,毕竟从一个奇点诞生物质这种神奇的事情无法用一句话说清楚,但很幸运,爱因斯坦在发表狭义相对论时有一篇补充论文《物体的惯性和它蕴含的能量有关吗?》中给出了质能等价的方程,爱因斯坦认为质量就是能量,能量就是质量,这只是事物的一体两面,不同状态下表现方式而已!

2011年6月,美国布鲁克海汶国家实验室中的相对论重离子对撞机(RHIC)将两束金原子核加速到接近光速碰撞,在对撞机的STAR探测器上探测到了“夸克胶子等离子体”,也就是物质和能量的之间的相变温度!这个温度大约是2万亿摄氏度!

简单的理解这就是物质-能量之间临界点,再往上就是能量的世界了,所以质量与能量只是在不同状态下表现而已,当宇宙从“奇点”暴胀成宇宙时,致密的能量随着膨胀,温度下降,从能量状态转变为质量,夸克胶子结合成为质子和中子,继续冷却,质子以及质子与中子聚变构成了氢、氦与锂等原子核,但它们要到宇宙膨胀到38万年后才会捕获电子形成原子!

宇宙的物质不是物种生有,它只是从能量变成了质量,只要条件合适它可以重新变为能量,而两者是等价的,也就是说即使跨度为整个宇宙,依然是质能守恒的!


星辰大海路上的种花家


物质到底是什么?

其实一直以来,很多人对于“物质”、“质量”、“能量”都有误解。很多人认为物质和能量其实两个对立的物理学概念。实际上,这种观念还停留在文艺复兴以前,自从牛顿奠定了现代科学,科学家对于质量和能量的思考就从来没有停止过,但是始终没有一个很有说服力的理论出现,直到爱因斯坦的出现。

1905年在科学史上被称为爱因斯坦的奇迹年。在这一年,他发表了4篇开创性的理论,分别是布朗运动、光电效应、狭义相对论和质能等价(这部分也被认为是狭义相对论的补充)。

其中,质能等价就讲清楚了“质量”和“能量”之间的关系,或者说是统一了“质量”和“能量”。我们引用一段爱因斯坦论文中的原话:

如果一个物体以辐射形式发射能量L,它的质量减少L/c^2

所以,爱因斯坦提出的并不是“能量转化为质量”的观念,而是能量和质量之间是对应关系,是同一物质的两个面,能量里是有质量的,质量里是有能量的。

因此,我们可以结合起来看,物质其实同时具有质量的属性和能量的属性,而质量和能量的对应关系就是通过E=mc^2来关联的。我们可以来举一个直白的例子,如果你是100斤,那你对应的质量就是50 kg,而你对应的能量就是50*c^2=50*9*10^16=4.5*10^18 J 。

宇宙中的物质如何能够无中生有?

搞清楚了能量和质量的关系,那宇宙的物质是如何无中生有的呢?

实际上,按照目前的主流理论,宇宙起源于一个炙热的开端,也就是奇点奇点大爆炸之后,产生了现在宇宙中的一切。

如果你要问那大爆炸之前是什么?

那这个确实是不知道的,甚至存不存在“大爆炸之前”都是有疑问的。著名的科学家霍金曾提出这么一个观念,我们简单概括一下:

既然宇宙是时间、空间、物质、时间等的集合。那么时间只有在宇宙大爆炸之后才有意义,在宇宙大爆炸之前不存在时间,也就没有所谓的宇宙大爆炸之前的说法。

我们客观评价这个说法,实际上很多科学家对此是不买单的,因此这个观念并不是主流的,不过除了这个之外,关于宇宙大爆炸之前,主流的认识是:不知道。而且也确实不存在任何办法和东西来帮助我们研究这个问题。

因此,如果要追问奇点哪来,这确实是无能为力的。

但是,我们至少还知道一点,那就是大爆炸之后到底是咋回事。

最早宇宙的温度是非常高的,这当中主要以高能的电磁波(光子)。所以,这个时候的宇宙和现在的最大差别在于没有实物粒子,也就是电子,质子,中子之类的粒子,实际上很多人纳闷的其实是这里,就是这些实物粒子到底是咋来的?

其实也很粗暴,就是撞出来的。一般粒子都有自己的反粒子,比如:质子的反粒子就是反质子,电子的反粒子就是正电子。而光子的反粒子就是它自己。

一个粒子和自己的反粒子对撞,就会发生湮灭,并释放出电磁波。

但是光子对撞就有说道了,如果一对光子的能量要大于一对电子的能量,这里电子的能量可以通过质能等价计算出来,那么这对光子对撞后,就会产生电子,多余的能量会转化为电子的动能。

那如何才能得到高能光子呢?实际上这和温度有关,如果温度能达到60亿度,这种环境下的光子,就通过对撞产生电子。这里的温度被我们称为阈值温度,不同的粒子,有不同的阈值温度。

早期的宇宙温度是非常高的,所以,实物粒子是在宇宙早期通过光子的对撞出现的。当然,这些一对光子对撞产生的是一对正反电子,这些正反电子后来又会对撞发生湮灭,如此循环往复。而不知道是因为什么原因,在这一次次对撞中,最终每10万亿对电子对撞都会留下一个电子,每10万亿对正反质子对撞都会留下一个质子。于是,宇宙中正物质占据了主导。而我们如今的物质也就是在和么产生的。

可毕竟没有穿越回去过,那科学家是咋知道这些信息的呢?

事实上是在实验室进行模拟的,也就是通过高能粒子对撞机来模拟宇宙大爆炸早期的环境,以此来验证这个理论。


钟铭聊科学


缘起就能生出有来,我们众生就住在宇宙

中呀,哪一样东西不是缘生的?如剪一

根藤蔓,它本来只一根,你把它剪成了

几截了,一截一截地埋在土里只露出一

小部分来,它就一一都会长出新藤来,

红薯苗就是这样插种的。

这种无性繁殖,就可以无中生出有来。还

有诸多的克隆物种,也是从无中弄出来。


广法居士


老子《道德经》中的名句“道生一,一生二,二生三,三生万物”,当道从“一”开始出发,由经二、经过三……抵达“万”时,即遍布整个存在。这话而用量子科学来解释就很容易理解了:“道”是造物主上帝,“一”就是宇宙最核心的物质——宇宙暗能量“H”粒子,“H”粒子用不同的量子态方程式组合构成暗物质和J粒子,然后根据需要按照不同的算法公式合生成不同的粒子(现今我们的宇宙有167278种粒子),然后以此类推形成宇宙万物。所以万物看似各不相同,但生命意识本源实质是“H”粒子意识,即实质是“一”的变现,道把它藏在每样事物里,当人迷惑时,看不见它,只看见“差异”;当人清醒时,它就以“万有是一”的方式出现在面前。


乌龙峡剿匪记


中国人的老祖宗老子在《道德经》上说得非常清楚:道生一一,生二二,生三三,生万物!

也就是说:道生时间,道生空间,道生宇宙,道生万有,道生万物,道生植物,道生动物,最后,道生人类!

道是自有永有的!道是充满宇宙万有的!被生的不是道!被局限于宇宙的不是道!道是超越宇宙而存在的!道可以不因宇宙而存在!但是,宇宙不能离开道而存在!

中国人的老祖宗告诉子孙:太初有道!道是生命的源头,道是真理的本体,道是唯一的道路!顺天行道便是德! 一切生命包括宇宙,都是道生的!产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!

孔子编辑的四书五经中的《尚书》里说:。天叙有典,敕我五典五惇哉!天秩有礼,自我五礼有庸哉!同寅协恭和衷哉!天命有德,五服五章哉!天讨有罪,五刑五用哉!政事懋哉懋哉!”“天聪明,自我民聪明。天明畏,自我民明威。达于上下,敬哉有土!

天是道的另一个称呼,老百姓也叫做老天爷。也叫上帝,也叫造物主!道是有性格的,有感情的,有脾气的,是公义光明的!道对宇宙万物和生命以及人类拥有绝对的主权!就象人对被人所造的手机一样,人对自己造的手机有绝对的主权!

如果人向自己的手机按A,自己的手机不显示A相关的内容,反而显示B,这个手机就是问题手机!就是坏的手机!就是不正常的手机!就是不合格的手机!就是不能用的手机!就是要修理和更换的手机!如果不能修理和更换的手机,就是被人抛弃的手机!手机不顺从人就坏手机!

同理,人不顺从道,就是坏人或者叫罪人!顺天行道叫做天人合一,称为德!替天行道或逆天行道必然会出现天灾和人祸!

道,有主权无中生有!道创造时间,创造空间,创造宇宙,创造万有,创造万物,创造生命!生命不是从宇宙产生的!生命是生命的源头,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。就是真理的本体,就是唯一的道路,就是生命的源头。道一直掌管宇宙万有,使宇宙万物有序运行。


lihuazhang2017


宇宙大爆炸的原因是因为在形成奇点时,奇点内的压力压碎上帝粒子,使奇点质量减少或者消失,而引力减少消失,从而引发宇宙大爆炸。

宇宙开始大爆炸时,炸出的很多物质是没有质量的,其速度可以远超光速

上一轮的宇宙收缩,有些物质还没有回到奇点,奇点就已经大爆炸,所以宇宙中有星系年龄大于宇宙。


希望4141551025087


道德经第一章就写,无,名天地之始,有,名万物之母。…此两者同出而异名,同谓之玄,玄之又玄,众妙之门。这就点明了,有,无是一回事,都是玄,都是人们觉察宇宙真理的通道,门户,或窗口。命名的角度不同,强名有无。

现在的科学成就,也证明了,构成我们的这个世界的所谓元素,与我们遥望天空那些明亮的星星之间漆黑一片的空虚的构成元素,并没有什么差别。量子级别,物质和能量的差别也模糊不清了。所以不必纠结于有还是无。有和无某种意义上来说是一回事。可以互相转化。

一个类比,硬币的两面,一面是有,一面是无。我们把硬币旋转起来,它看起来模糊不清,我们无法分辨,到底是正面还是反面,此时我们可以说它是两者的结合体。但是会发生什么呢?如果你非要让硬币停下来,迫使硬币保持单一状态,要么正面,要么反面。以前你不知道硬币处于什么状态,因为它是正反两面的结合,但是你一停止,硬币做出了绝定。

波尔的哥本哈根诠释,电子是现实世界中最常见的组成部分之一,只有当我们观察它时,我们才能把他的位置变为现实。这就象,我们和世界量子之间有一道屏障,在它后面没有确定的现实,只有潜在的现实。只有当我们冲破障碍观察时,事情才会变得确定。明代大儒阳明先生的心即理就有此味。你未看此花时,此花与汝同归于寂。你来看此花时,则此花之颜色一时明白起来…

亚原子的世界和我们的宏观世界是不同的世界,亚原子世界具备不确定性,那么宏观世界呢?是不是也具备不确定性,如果是,那就进入平行世界的时代了。

如此,无会生有?有即无,无即有。这会随认知能力的发展而改变。


陈氏养生饼


如何能够无中生有,我们可以从三个角度来谈。

道德经第一章就写,无,名天地之始,有,名万物之母。…此两者同出而异名,同谓之玄,玄之又玄,众妙之门。这就点明了,有,无是一回事,都是玄,都是人们觉察宇宙真理的通道,门户,或窗口。命名的角度不同,强名有无。

现在的科学成就,也证明了,构成我们的这个世界的所谓元素,与我们遥望天空那些明亮的星星之间漆黑一片的空虚的构成元素,并没有什么差别。量子级别,物质和能量的差别也模糊不清了。所以不必纠结于有还是无。有和无某种意义上来说是一回事。可以互相转化。

一个类比,硬币的两面,一面是有,一面是无。我们把硬币旋转起来,它看起来模糊不清,我们无法分辨,到底是正面还是反面,此时我们可以说它是两者的结合体。但是会发生什么呢?如果你非要让硬币停下来,迫使硬币保持单一状态,要么正面,要么反面。以前你不知道硬币处于什么状态,因为它是正反两面的结合,但是你一停止,硬币做出了绝定。

波尔的哥本哈根诠释,电子是现实世界中最常见的组成部分之一,只有当我们观察它时,我们才能把他的位置变为现实。这就象,我们和世界量子之间有一道屏障,在它后面没有确定的现实,只有潜在的现实。只有当我们冲破障碍观察时,事情才会变得确定。明代大儒阳明先生的心即理就有此味。你未看此花时,此花与汝同归于寂。你来看此花时,则此花之颜色一时明白起来…

亚原子的世界和我们的宏观世界是不同的世界,亚原子世界具备不确定性,那么宏观世界呢?是不是也具备不确定性,如果是,那就进入平行世界的时代了。

如此,无会生有?有即无,无即有。这会随认知能力的发展而改变。


野行家报告


宇宙中存在的所有物质都是从无到有

不管是黑夜还是白昼,只要天气状态晴好,我们便可以从头顶这片天空中看到星星、月亮,又或是太阳。虽然,它们中有的是恒星、有的是卫星,但是它们都有一个共同的特点。我们眼中的这些星体,它们并不是一开始就存在的,这其中自然也包括了我们的地球。

简而言之,这些与大家生活息息相关的所有宇宙物质,其实都可以用“无中生有”来形容它们的来源。这个时候有的人可能会以为我这是想要反科学了,其实,这并不是我要表达的本意。时间万物的诞生和消亡都有其自身的规律,虽然其中存在一些偶然性概率,但却也是其演化过程中的必经之路。

关于宇宙起源你知道多少

我们将宇宙用来描述那些存在于此空间中的所有弥漫物质和星体,关于宇宙这个物质世界的起源,因为它总是在不停的运动和变化,所以研究宇宙的起源也变得特别复杂。大概从人来在这个地球上生活开始,就一直对未知的宇宙充满了好奇,并花费了数千百年的时间,致力于研究宇宙的起始时间和形成过程。

截至目前,在科学更为普遍的理论是宇宙的诞生始于大爆炸,而这次大爆炸事件的发生时间大约是138亿年前。由于宇宙中所有能量和物质的积聚,导致了这个被高温弥漫、体积很小、且密度极大的空间,在巨大压力的作用下发生了爆炸。

而宇宙在之后的时间里相继形成的星系、恒星、行星、乃至我们这些地球生命,都是通过这个具有量子物理原理的大爆炸过程才出现在宇宙空间里。即便是在整个现代宇宙系中,大爆炸宇宙学都是已知最有影响力的学说,它能比宇宙模型解释更多的实际观测信息。正是宇宙演化过程中那段从热到冷的阶段,才有了我们现在看到的宇宙模样。

宇宙中的物质是如何无中生有的?

说到宇宙膨胀和化学元素这两个词语的时候,相信很多人都不会对此感到陌生。那你是否知道那些化学元素在宇宙中的诞生时间?当宇宙经历大爆炸之后,膨胀的特性让其温度在较短的时间里就快速下降。

而化学元素的形成便开始于这个时期,由于当时的宇宙温度降低到了大约10亿度,这导致了宇宙空间中那些原本游离得中子,失去了自由存在的基础环境。于是,中子就在两个完全不同的演化道路上开始了之后的旅程:要么,它会跟质子结合形成像氢和氦这样的元素,要么,它会发生衰变。

当宇宙的温度进一步降低到100万度以下的时候,这些在宇宙早期形成的化学元素便基本形成结束。而此时宇宙空间中的物质便不仅有质子,更有电子、光子和许多相对较轻的原子核。与此同时,宇宙辐射也会随着空间中温度的进一步下降而减退,逐渐地气态物质开始在这个空间中出现,并形成了由气体凝聚而成的气云。

而我们的太阳、人类生活的地球这个行星、以及夜晚天空中的月亮和其他星星,则都是通过宇宙中的气云演化而来。尽管宇宙中的物质分布也会有不平衡的时候,但并不会对宇宙的整体结构和平衡状态产生太大的影响。就好比我们无法通过海洋的潮汐现象,来说明地球上的海水是在减少还是增加的道理一样。

空间和时间的本质到底是什么?

在我们的人类社会生活中,通常会将“年”作为地球围绕太阳运行一圈的时间标准。但当我们放眼整个宇宙中的星体时,由于并不是所有的天体都具有相同的旋转速度,所以时间的衡量标准也就没了。就好比我们在地球上经常使用的东西南北这样的方向概念,也同样并不适用于宇宙中的空间。

那么,时间和空间的本质到底是什么?这个问题已经困扰了人类很长的时间,从两千多年的古代哲学家,到2019年的现代天文学家,所有人都在寻找这个问题的答案。哥白尼、赫歇尔、哈勃的太阳系、银河系、河外星系,宇宙探索的三部曲更像是人类追寻宇宙真理的记录。

现在,宇宙学已经不再是什么让人难以理解的抽象哲学思辨,而是一门重要的现代科学内容,一门建立在实际天文观测与物理实验基础之上的科学。虽然,大爆炸理论和稳态理论都是在20世纪的时候被提出,但之后科学家们通过红移现象发现的宇宙膨胀现象,以及宇宙微波背景的发现,则给了大爆炸理论最有力的证据支持。

关于我们所在太阳系的形成和演化

我们的太阳系在银河系的空间范围类,而我们的银河系在宇宙的更大背景里。所以,我们所在的太阳系自然也会遵循宇宙物质的演化规律。事实上,太阳子的形成始于大约46亿年前的巨大分子云坍缩。

太阳因为坍缩物质在中心的聚集而形成,而向地球这样的行星、月球这样的卫星,则是通过原行星盘中的剩余物质演化而来。太阳系从诞生的时候到现在发生了很多变化,而该空间中天体的碰撞事件直到现在也时有发生。

随着行星的演化也在同步进行,所以部分行星的位置也在这个过程中有所转移。科学家们表示,在早期太阳系的演化过程中,行星的迁移活动对演化起到了很大的作用。当然,恒星、恒星和卫星也拥有自己的生命周期。我们所熟悉的这个世界最后都会消亡,比如,我们最熟悉的太阳便会在大约50亿年之后死去。


科鼠


无是气,这个无是实实在在迎接的无,不是无钱的无。还有无即是有只是没发现没利用,核武器不是固有的,是从无到有的,但是它的核武原材料是固有的。无就是道之用的灵魂,道就是在无有之间生有化无,说实际点未来过去之间真道也。抱的就是这个一长生,谁跟着过去谁死亡。谁坚守住一谁生,谁跟着二走谁下地府,二者坤地也。天一也。


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