宇宙中的物質從哪裡來?

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宇宙中的恆星

宇宙是時間、空間、物質與能量的集合體。宇宙由68%的暗能量、27%的暗物質和5%的可見物質組成。現在宇宙中有上千億個星系,每個星系又有1000億至4000億顆恆星,可以形象地說,地球上有多少沙粒,宇宙中就有多少顆恆星。

人類可以看見的宇宙物質,大到星球,以及山川河流、森林動物,小到肉眼看不到病毒、細菌等宇宙萬物,僅僅是構成宇宙5%的可見物質。 宇宙間可見和不可見的物質與能量,都是宇宙大爆炸的產物,可以說,宇宙大爆炸是宇宙萬物的“造物主“。

宇宙大爆炸後38萬年,溫度降至3000K(開爾文,下同),才有了最初物質,氫原子的形成,隨後氫原子核聚變成氦,所以,宇宙星雲基本由氫與氦構成。星雲在自身引力的作用下,大約在大爆炸10億年後,形成了第一批恆星,有了銀河系的雛形,以後隨著恆星的誕生、成長、衰老到死亡,恆星自身的引力與坍縮相互作用,形成了自然界中92種元素,可以說,恆星的形成與消亡過程,就是自然元素的形成過程,小質量的恆星(比如一個太陽質量的恆星)死亡後,形成白矮星,主要是碳。中等質量的恆星(1-10個太陽質量的恆星),死亡後,形成中子星,主要造就了原子序號26鐵以前的元素。而只有超大質量的恆星,死亡後形成黑洞,形成重金屬元素。宇宙中5%的可見物質,包括無機物和有機物,都是由92種元素,以及它們的化合物構成的。 比如動物呼吸的空氣是氮、氧、二氧化碳等組成;覆蓋地球70%多的水,包括海洋、冰川、河流、湖泊等都是氫與氧的化合物,H2O;所有恆星都是氫和氦的集合體,所有固態行星,大多由氧化物、硅酸鹽、碳酸鹽等化合物,以及鐵鎳核構成。


賽翁


這個題目很熱鬧,但是很多人回答的都是神創,或者哲學,沒有幾個從科學角度回答。

目前我們的宇宙理論是大爆炸理論,這個大爆炸只是談我們的宇宙怎麼誕生的,並不反對有其他宇宙,或者上級宇宙。我這裡只談我們的大爆炸宇宙,所以反對大爆炸的人請另找對手。

大爆炸

大爆炸是從一個奇點開始的。這個奇點是能量團,還是物質顆粒,或者一根弦,都有可能,現在也無從知曉。但是它一定是一個單純的東西,不會是空間+能量+物質的混合物。

這個點暴漲膨脹,產生了空間,時間,能量和粒子,而且因宇宙很小時,這些東西靠的很近,又溫度極高,所以都是相互轉化的,無所謂是粒子還光子,是空間還是時間。光子可以轉化為正反粒子對,正反粒子湮滅也轉化為光子,都是瞬間產生瞬間湮滅瞬間又產生的狀態,所以說成是能量粥更好。這時候的粒子還不是質子,應該是夸克,或更小的粒子。

再擴張,溫度再下降,這時發生了微小的偏差,一種未知的違反重子數守恆的反應過程出現,它使夸克和輕子的數量略微超過了反夸克和反輕子的數量,這一過程被稱作重子數產生。

宇稱不守恆

宇稱不守恆,就是楊振寧-李政道因其獲得諾獎的理論。這個偏差,造成正反粒子對湮滅時,總有點剩下的正粒子,這個比率很低,只有1/3000萬。

怎麼理解這個過程呢?好比拉鍊,上面的顆粒是正物質,下面的顆粒是反物質,正反相合,數量相同。不,應該是基本相同,但在拉鍊的開頭和結尾,可能會多出一粒正物質。這個就是物質的來源。

繼續碰撞

但是,形成的物質還是在高速碰撞,還會有正反質子產生,又有湮滅發生,這些正物質自己還會轉變為能量。但是宇宙繼續擴大,溫度進一步下降,在物質粒子沒有消耗完之前,溫度下降到粒子碰撞不會再達到破碎地步,不會轉化為正反粒子對。這個物質-光子-物質-光子的來回轉化過程基本結束,這時才是今天剩下的正物質,大概剩下了1/10億。

此時宇宙誕生還沒到1秒。


海螺008


宇宙中的物質從哪裡來?

答:物質為構成宇宙間一切物體的實物和場,物理學上物質有六種存在形態:固態、液態、氣態、等離子態、玻色-愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態;物質不依賴於意識而又能為人的意識所反映的客觀實在,界是由物質構成的,物質通常是有結構的,但是物質結構在層次上是否具有基本單元,即德謨克利特式的“原子”是否存在?這是一個長期反覆爭論而又常新的課題。

當前宇宙中的物質和能量含量(左)和早期宇宙中的物質和能量含量(右)。暗能量、暗物質的存在和正常物質在反物質上的普遍存在。

1、我們所觀察到的粒子之間的每一次相互作用,在所有能量中從來沒有創造或摧毀一個物質粒子,也沒有創造或摧毀等量的反物質粒子。

2、當我們觀察宇宙時,所有的恆星、星系、氣體雲、星團、超星系團和最大規模的結構中,一切似乎都是由物質而不是反物質構成的。這似乎是不可能的。一方面沒有已知的方法賦予粒子和粒子在宇宙中的相互作用來製造比反物質更重要的物質。另一方面所看到的一切都是由物質而不是反物質構成的。物質/反物質生產純粹的能量(左)與物質/反物質湮滅回到純能量(右)是一個完全可逆反應。這個創造和湮滅的過程遵循E = MC ²。這個公式是創造和毀滅物質或反物質的唯一已知方式。

無論何時何地反物質與物質相遇都會有一種奇妙的能量爆發,因為粒子與反粒子湮滅。實際上在某些地方能觀察到這種湮滅,僅僅只在超能量源附近產生等量的物質和反物質,就像在巨大的黑洞周圍一樣。當反物質在宇宙中運行時,它會產生特定頻率的伽馬射線就能探測到。

讓人困惑的是物質和反物質之間的對稱性,就粒子物理學來舉例:

1、每創造一個夸克,也創造一個反夸克

2、每一次夸克被破壞,反夸克也被摧毀

3、每一次創造或毀滅一個輕子,也創造或毀了滅一個來自同一個輕子家族的反輕子。

每當一個夸克或輕子經歷一個相互作用、碰撞或衰變時,在反應結束時夸克和輕子的總淨數量(夸克減去反夸克,輕子減去反輕子)在最後是相同的,就和開始時一樣。在宇宙中製造更多物質的唯一方法,就是在等量的情況下製造出更多的反物質。標準模型的粒子和反粒子服從各種守恆定律,但有一定的粒子/反粒子的行為有細微的差別,這可能暗示了重子形成的起源。


宇宙萬物的存在和宇宙由是物質構成的事實是無可爭辯的。為什麼我們的宇宙包含了某種東西(物質)而不是什麼都沒有(從物質和反物質的等量混合)?這是一個有解的問題。在這個世紀精密的電弱測試、對撞機技術和實驗探測粒子物理超越標準模型的進展可能揭示它是如何發生的。當它發生的時所有存在中最大的謎團之一最終會被揭示的。


鳳棲夕陽




不管宇宙以何種方式形成,在宇宙形成的初期有很多能量是以光的形式存在的,光是以離散的光子形式存在的。當光子有足夠的能量時,它們就會自發地衰變成粒子和反粒子。

反粒子與相應粒子完全相反,例如,質子具有電荷+ e,所以反質子具有電荷-e。這在今天是很容易觀察到的,因為伽馬射線有足夠的能量來產生可測量的電子-反電子對(反電子通常被稱為正電子)。事實證明,光子只是一種被稱為玻色子的粒子之一,並以這種方式衰變。宇宙形成後,玻色子充滿活力的,它們可以衰變成更大的粒子,如質子。宇宙中的質量來自於這些衰變。



接下來要問的問題是:所有反物質都去哪了?對於以這種方式創建的每個粒子,都有一個反粒子。但在這種情況下,應該有和物質一樣多的反物質。如果這是真的,當宇宙已經有些冷卻時,每個粒子都會找到一個反粒子並結合成一個玻色子,這個過程叫做粒子湮滅。

事實上,這是大多數這些粒子配對的命運,但是還有一些粒子倖存了下來。即使是這樣一小部分的倖存的粒子也足以形成宇宙中的所有物質。在這個過程中的某個時刻,還有其他一些事情導致比反粒子更多的粒子存在,我們稱之為粒子反粒子不對稱。



有很多理論試圖解釋這種不對稱。其中一種理論稱為電弱重子數產生機制(electroweak baryogenesis)。質子和中子是稱為重子的粒子。目前對粒子物理的理解稱為標準模型,它決定了現在重子的數量幾乎是恆定的,唯一的微小變化,是由於量子力學隧道效應。然而,在早期的宇宙中,溫度要高得多,所以這種隧道是司空見慣的,並且可能產生了大量的重子。電弱指的是所討論的時間段,當電磁力和弱力從單一力分離成2個獨立的力時(在大爆炸之後10^-12和10^-6秒之間,這種不對稱可能會在最後形成)。另一個重子來源是由於輕子(是包括電子在內的另一種類型的粒子)在這個時期可以轉化為重子。

如果你有其他見解,可以在下方評論哦,我相信你的評論可以一針見血。


趣味說


“宇宙中的物質從何而來”這問題太高深了,而且這是一個亙古不變的話題,人類自從有了文明就一直探尋這個問題,但至今無解,只能是宇宙大爆炸理論給出階段性回答。如果你非要問宇宙大爆炸為什麼會炸出物質,那麼科學家也會無所適從的。



物質的本質,空間的本質,運動的本質是物理學研究的根本所在,如果科學家把物質這個問題解決了,我想今後的物理學家會輕鬆一半。

其實這個問題可以這樣看待,如果你要問物質從哪裡來?那麼你要搞清楚物質到底是什麼?

古代哲學家認為物質是看得見摸得著的物體,也就是五官可以感受到的實在屬性,可是這麼樸素的思維還是太年輕了。物理學的發展告訴我們:電場、磁場也是物質的範疇。物質可以小到夸克甚至是無窮小,大到超大恆星甚至是無窮...

物質除了五官可以直接感受到,還可以間接感受到。比如可見的水果,可觸的空氣,可以感受到的電磁輻射。但有的物質是五官咋怎麼樣都無法感受到的,比如我們眼睛看不見它,也觸摸不到,更吃不到,也聞不到。它不是電磁波,畢竟電磁波可以通過雷達這樣的技術手段獲知。它就是暗物質,這玩意只能靠邏輯推理獲知。

你要問物質到底從何而來,首先要搞清楚物質到底是個啥,而現在的人類還搞不清物質到底是什麼玩意。

我們暫且不考慮物質是什麼。繼續回到題目,人類目前關於物質來源最具科學性的推理就是宇宙大爆炸學說了。大爆炸學說認為,138.2億年前,“宇宙”中某個密度無限大的奇點爆炸了,之後才炸出物質,時間和空間。宇宙大爆炸前一無所有。我回答到這裡,你肯定還不會滿意。那麼我給你講個故事吧,希望啟發一下你。

我們每天都在玩手機,手機上有操作系統和軟件。如果你早上開機了,手機開機助手反應出這次開機一共用時15秒。然後軟件們開始“快樂”的在操作系統上運行起來了。突然有一天,軟件們有了自我意識,於是它會問,“我是怎麼來的,我為什麼在這,我是誰,我要去哪裡”,其他軟件會告訴它,你叫“軟件”,生存在操作系統上,我們的歷史是操作系統啟動的時候誕生的。在軟件眼裡操作系統就是他們賴以生存的宇宙空間。而軟件們永遠不知道操作系統還依賴於手機處理器、主板這樣的硬件,更不知道,開機行為只是手機背後的人類一個按鈕開關而已。軟件更不會知道人類的愛恨情仇和社會規律。但是軟件和人類都有相同的問題,我們是從哪裡來的?或許人類所處的這個宇宙只是其他宇宙中的某些團體模擬出來的假象。


而我們永遠不知道它們在哪裡,它們是誰?或許就有人認為這是神吧!


科學認識論


宇宙就是由物質構成的,問宇宙中的物質從哪裡來就是問宇宙從哪裡來,反之亦然。實際上這個問題我已經回答多遍,現在我把以前的觀點摘要再說一下。關於物質從何而來的問題,首先它不是西方所認為的是神創造的,也不是人的頭腦想出來的。我認為是“無”中生有。中國古人先賢認為無為天地之始,所謂無極生太極。整個宇宙“混沌初開,乾坤始奠”。類似於霍金所說的“奇點”。我把這個“無”稱為“物”,我認為世界就是唯物的,意識是一種高級物質。是物質進化出來的。物質並不只有一種存在方式,有的物質以時間和空間的形式存在,這些就是我們常說的世界物質,包括物體,思維和人類社會,包括看的見看不見的,摸的著摸不著的所有事情。而還有一些物質並不具有時間和空間。比如說“無”,“奇點”,“物”。而它們是宇宙的起源,時空的起點。它們雖然沒有時間,沒有空間,但是它們依然存在,並且不依人的意志為轉移。這很好理解。就象人睡覺時的感覺,也可以說沒感覺:沒有時間感,沒有空間感,沒有質量感,什麼都不知道。但世界還是存在的。你不能說這個世界因為你睡覺感覺不到而說它不存在。這個宇宙的起點“物”就是這樣存在的。事實上你只有承認宇宙可以這樣存在,你才能談意識,談唯心。若不承認就什麼也談不著。所以說世界是唯“物”的。也就是說宇宙的本質是“物”的這個問題得到了解決。那麼題主的問題“宇宙中的物質從哪兒來的問題”也就得到了解決。哲學上解決了,咱們再從現代物理上作一探討。霍金所說的奇點物理上也能存在,大家知道物質由原子構成,原子由原子核和核外電子組成。原子核所佔空間與核外電子所佔空間相比相當於一個黃豆與太陽系相比。有足夠的空間壓縮。所謂的中子星就是把核外電子都壓進了原子核,體積大大縮小,黑洞更進一步坍縮。那些夸克電子內部又是如何?細探下去又是個哲學問題,它不可能不可分,這樣分下去可得出這樣結論:物質是由“虛空”組成。當宇宙還沒有產生質量時,全宇宙物質可以聚一“點”,且無影無形。質量形成機制的解釋目前並不成熟(量子力學的標準模型中認為物質的質量來源於希格斯場量子化激發的“希格斯粒子”,也就是人們常說的“上帝粒子”,它被稱為萬物之源,已於2013年4月發現。但具體細節並不清楚)。宇宙中所有物質雖然不是憑空產生,卻可以“物”中生有。而已有的物質也可以湮滅,所謂物質不滅定理具有相對性,宇宙物質總量是個相對之量。


物原愛牛毛1


物質從何來,目前科學尚不能解釋。不過,解鈴還須繫鈴人,還得靠科學來解釋。有六個典型說法,我是不能苟同的。

▲雙縫干涉顯示了真空介質波的漣漪。

①說“上帝創造”的,那是神話。②說“奇點爆炸”的,那是寓言。③說“無中生有”的,那是強加。④說“陰陽輪迴”的,那是玄學。⑤說“能量變物質”,違背質量守恆定律。⑥說“超弦振動”的,有點科幻。

下面的解釋,一半是他人挖掘的,一半是我拓寬的,雖然是一種設想,但都有科學依據。期間耗費幾十年的嘔心瀝血,請不勞而獲的噴子走遠點。

宇宙微波背景,是太空中最低能密、最低質密、最低溫度的真空介質。不妨認為是宇宙物質的生產基地。這也許是問題的最佳突破口。

關鍵是:要擺脫質能轉換 E=mc²=hf,因為m=hf/c² =h/λc 中的頻率f,有任意多個選擇,是無法確定的參數。

背景微波的三大參數:波長λ=7.35cm,溫度T=2.725K,速度v=c。按狹義相對論計算微波的光量子質量:m=h/λc=10^-59kg。這不涉及環境溫度與真空介質,顯然不合物理邏輯。

物質是能量與質量的載體與統一體,有能量的本質是動能(Ek=½mv²)與勢能(Ep=mv²)。真空介質也是如此。


▲物質波的波粒二象性的一個示意圖

真空介質是一種物質波,具有波粒二象性,根據c²ε0μ0=1可知,其波速是光速。真空物質波是一種介質波,是承載與傳播電磁波動能與引力波勢能的載體,真空介質波的最小單元,即真空量子,簡稱“空子”。

根據粒子動能與溫度的關係:計算1個空子的動能,按公式Ek=½m'v²=3×½kT,求得1個空子的質量是:m'=1.25×10^-39kg。顯然,對應光量子的相對論質量m=10^-59kg,相差20個數量級,完全可以忽略不計。

真空介質波,也許就是暗物質波,是所謂的空間漣漪。高能密的漣漪,空子之間會發生糾纏、摺疊、聚合、卷積。生成中微子、電子、質子。在進一步生成原子核與分子。這個過程叫“耦合”,逆過程叫“脫耦”。究竟如何耦合,如何脫耦,嫣然有學者的專著,雖然不被某些大神待見,但如果加以修繕,我是看好的。


物理新視野


原創思想,物質從何而來?堪稱是終極問題之終極問題: the biggest question!

自2400年前的希臘哲學家德謨克利特提出原子論以來至今,沒有任何西方科學家質疑並回答這個問題,如果回答了這個問題,那麼宇宙學和粒子物理就走到了終點。

其實,回答這個問題非常非常之簡單,只需從仰望星空開始,現在的總星系中的億萬星系都在釋放能量,未來若干個百億年後,億萬星系必將蛻化成為星系黑洞,總星系中僅僅剩下了(星系黑洞的)質量和(暗)能量,是最簡單的總星系,很顯然,它就是物質的誕生之地,物質從質量和能量的相互作用中誕生!

那麼本民科的`終極粒子模型’就由兩個粒子:質量點和能量點-光子組成。

怎麼樣?本民科的回答找不出破綻吧?不過仍然歡迎挑刺!

前後不超過三百個漢字吧?本民科就徹底終結了西方苦心經營了數百年的宇宙學和粒子物理!牛頓,愛因斯坦們,作何感想?

官科們,意下如何?


孤猴78345271


如果能量守恆、物質不滅定律是正確的,那麼,宇宙中的物質就是自有的,並不存在從何而來的問題。中國古代哲學奇書周易中有這樣一段話:“易有太極,太極生兩翼,兩翼生四象,四象生八掛,八八六十四掛。”這裡大家應該注意,古代哲學用語是多麼嚴襟!它用的是“易有太極”而不是易生太極,為什麼呢?這可謂是差之毫釐失之千里的大事情!易有太極,就是說從自然規律上講太極是自有的,是從來就在那裡的。那麼,周易中說的太極是什麼呢?個人理解,太極就是初始物質。那麼,太極生兩翼指的又是什麼呢?兩翼就是陰陽。陰陽就象兩個翅膀一樣,缺一不可,缺一個就不能飛翔、缺一個易就不能運轉,所以稱為兩翼。兩翼生四象,四象就是天地日月風雨雷電;四象生八卦,八掛就是天地日月風雨雷電澆灌出來的大自然;而八八六十四掛就是自然界的初始動植物;六十四掛又生成了三百八十四堯,才有了地球上的千萬種動植物。所以,從周易哲學的角度來理解,宇宙中的物質就是自有的。但是,要說明一下,宇宙中物質自有不等於一成不變,實質上它們無時無刻不在轉變,從微觀轉化為宏觀,再從宏觀轉化為微觀,往復不止,並且沒有先後。能量轉化為恆星,恆星又轉化為能量,沒有先後,只有無始無終。這就是陰極必陽,陽極必陰中國哲學的偉大之處;這也就是簡簡單單一個太極圖,黑白兩隻陰陽魚,就把奧秒無窮的宇宙揭示得一覽無餘,精妙至極的高明之處!


昊田2


大道至簡,宇宙中本來就沒有物質。

我們所看到的世界並非實相,而是高維高頻宇宙中帶有意識的能量在我們這個低維低頻宇宙的映射的結果。我們之所以有實相的錯覺,就如同電腦遊戲裡的角色,並不知道在他們那個二維畫面上所有的一切是在我們三維空間一個程序在支撐下所展開的,對於三維空間來說,遊戲只不過是一個程序,對於二維空間遊戲中的角色來說,他們所處的世界是沒有邊界的平面,實質上,這個平面所展現的畫面並不真的存在,而是人類虛擬出來的假象,同時,這些角色的活動也無不受程序規則所控制。

我們的宇宙同樣是高維高頻宇宙的創世程序所驅動,這個創始程序同樣為我們的宇宙制定和基本規則,比如質能互換規則、陰陽規則、因果規則等等。

組成我們的宇宙最基本的素材是能量,通過生命體的意識,低頻能量在被觀察的時候形成了粒子組成我們宇宙,量子力學波粒二象性已經證明了這一點。

本質上,粒子(物質)是能量的另一種形式,宇宙當中並不存在物質。


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