宇宙質量只有28克,無法解釋的東西僅20磅

宇宙質量只有28克,無法解釋的東西僅20磅

給我一個支點,我可以撬動地球。阿基米德如是說。

給我一個天平,我可以稱量宇宙。你也可以如是說,這絕不是狂妄,如果你真能站到宇宙外的某個地方,用天平來稱一下宇宙的質量,你得準備多大的砝碼?你也許會說,多大的砝碼都不行,宇宙那麼大,怎麼可能稱得出來。

其實你只需要準備幾個能稱量1盎司質量的砝碼就行了,因為宇宙中所有物質/能量的總量很可能還不到1盎司(28.3485克)。

宇宙质量只有28克,无法解释的东西仅20磅

這個思想是美國物理學家愛德華·特賴恩提出來的,他認為,萬有引力產生負能量,和物質所包含的能量平衡下來,宇宙很可能只含有很少的淨物質能量,所以宇宙可能是從真空中無中生有偶然創生出來的。

特賴恩是第一個提出宇宙誕生於真空量子漲落的人,他在宇宙學家丹尼斯·夏瑪的一次演講中間大聲說出這個觀點時,所有人都笑了,認為他在開玩笑。

特賴恩認為,在暴脹發生前,大爆炸創生了一個普朗克尺度的假真空,爆炸產生的物質密集地擠在裡面,正反物質和能量抵消後,淨質量/能量很可能不到1盎司,密度卻達到驚人的10^80克/立方厘米,溫度達10^29開。假真空具有極大的能量密度和負壓力,從而導致暴脹的發生,形成我們今天的宇宙。

宇宙质量只有28克,无法解释的东西仅20磅

後來特賴恩寫了一篇論文投給物理評論快報,不過被幹脆利落地拒絕了。他不死心,又投給自然雜誌,原本只希望作為讀者來信發表,結果編輯不但接受了它,還把它作為專題文章發表。

宇宙起源於真空量子漲落的思想後來受到廣泛歡迎,暴脹理論的創立者阿蘭·古斯說:宇宙可以是一頓免費的午餐。他解釋說,能量由兩部分構成,一部分是宇宙中物質和輻射包含的質量/能量,一部分是使所有物質互相吸引的引力場能量,具有負能量的性質,必須耗費物質的常規能量才能保持平衡,所以它們在宇宙中相互抵消了。嚴格地說,宇宙的總能量為零。

宇宙质量只有28克,无法解释的东西仅20磅

無獨有偶,弦理論的領軍人物布萊恩·格林也持類似的觀點,他認為宇宙的奇點由量子泡沫構成,最初的空間尺度可能只有10^-26釐米,重量不過20磅,但密度卻是原子核密度的10^67倍。

在希格斯暴漲子場的作用下,宇宙開始暴漲,在極短的時間內空間至少擴張了10^90倍,由於暴漲子場的能量密度在整個暴漲期間保持不變,暴漲子場的總能量隨著空間膨脹成比例增加,製造出現今宇宙的全部物質和輻射。

雖然我們還沒能解釋為什麼宇宙會暴漲,為什麼會有空間存在,但無法利用暴漲理論解釋的東西已經只有區區20磅了,這實在是一個驚人的進步。

宇宙那麼大,我想稱一下,請給我一磅砝碼!

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