物质不能凭空产生,宇宙诞生之前,所有物质都蓄积于奇点中吗?

科学信仰 2024-11-16 09:51:37

物质也好,能量也罢,它们都是不能凭空产生的,这就是质能守恒。

一种物质要么是由其它物质聚合或拆解而来,要么是由能量转化而来,同理,当物质消失,它也会分解或聚合为其它物质,又或者直接转化为能量。作为能量的一种表现形式,物质所蕴含的能量是极其巨大的,这一点在核反应中体现的淋漓尽致,只需要极其微小的质量便可以转化为极其巨大的能量。既然物质、能量,宇宙中的一切都不能凭空产生,那么宇宙又是从何而来的呢?

1929年美国天文学家哈勃通过长时间地观测发现,那些遥远星系所产生的电磁辐射会随时间发生规律性的变化,具体表现就是频率降低与波长增长,这种现象就被称为宇宙红移。

宇宙红移向我们揭示了一个秘密,那就是所有的星系都在远离地球,而且越远的星系,远离的速度就越快。我们不会自大地认为地球就是宇宙的中心,所以这种现象说明星系的远离并不源于星系自身的运动,而是源于宇宙的膨胀,是的,宇宙在膨胀。既然知道了宇宙在膨胀,我们就可以将一切掉转过来,让空间收缩。

于是宇宙中所有的物质重新聚合在一起,随着物质越来越密集,质量越来越大,所有的物质都被撕裂分解为最基本的物质形态,它们的体积不断缩小,密度不断增大,最终物质、能量、时间、空间全都聚合在了一起,形成了一个密度无限大、体积无限小的点,我们称之为奇点。

宇宙的起源被找到了,但却产生了一个新的问题,那就是物质都哪去了?物质是不能凭空产生的,当然也不能凭空消失,一个密度无限小的点如何能蓄积下宇宙中所有的物质呢?

关于奇点,我们必须以一个截然不同的视角来看待,这里所说的“点”与我们认知中的点并不相同,他不是一个具体的物质,而是一个概念,一个在三维空间中无法理解更无法描述的概念。

或者我们可以这样说,奇点与我们所在的维度不同,我们是三维空间,而它是零维空间。以三维空间惯有的思维方式来看,零维空间就代表着虚无,什么都没有,可实际上这种虚无并不是真正意义上的绝对虚无,物质和能量会以另一种形式存在。

以量子力学的视角来看,在虚无状态下同样存在能量,这种能量会以虚粒子的形式成对出现。

也就是说所奇点中的粒子对会在瞬间突然出现,而就在出现的同时,它们又会相互碰撞而发生湮灭,由于生命周期极端,所以没有办法被直接观测到,这种现象就被称为量子涨落,奇点中的能量就是以量子涨落的形式存在的,看似什么也没有,其实却热闹得很。如果一直保持这样的状态,那么奇点就不会发生爆炸,宇宙也不会产生,但所幸的是世界并不是完美的。

在非常偶尔的情况之下,虚粒子有时会不对称地出现,这就导致虚粒子并没有湮灭,而是留存了下来,这一来就打破了能量的平衡。

也许只是一次的偶然,也许是无数次偶然的堆积,最终奇点出现了我们难以理解的变化,在一次爆炸之后,时间、空间、物质、能量,一切喷涌而出,宇宙就此诞生。当然,这一切都只是基于现有观测和现有理论的推想,科学家们试图借助量子力学之中的原理去理解奇点,不过只是希望自己离奥秘的中心更近一些。

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