宇宙起源假说:奇点大爆炸

宇宙起源假说:奇点大爆炸

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


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。


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。


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。


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。


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。


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)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能量瞬间产生,然后消失。这样在微小世界能量起伏,就是量子涨落


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)。


电荷(electric charge):物理学术语,为物体构成物体的质点(有质量但不存在体积或形状的点)所带的具有正电负电粒子带正电的粒子正电荷(表示符号为“+”)带负电的粒子负电荷(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。


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。