宇宙是怎么来的_宇宙是怎么来的呢 视频

UFO爱好者

物质不能凭空产生，也不能凭空消失，那宇宙的物质都是哪里来的？
宇宙大爆炸我们如今宇宙中的一切物质都来自于宇宙大爆炸之后的3分46秒内，著名的物理学温伯格曾经写过一本著名的科普书《最初三分钟》，在这本书当中就详细讲述了在这3分钟46秒内发生的一切。
那具体是咋回事呢？
质能等价我们要从爱因斯坦说起，在1905年，爱因斯坦发表了四篇开创性的论文，这四篇论文中最后一篇被称为质能等价。质能等价描述的是质量和能量之间的等价关系，爱因斯坦通过E=mc^2的方程统一了质量和能量，他认为质量和能量其实是一个东西的两个面，质量里还有能量，能量里还有质量。比如：物体的质量是m，那这个物体就对应了mc^2的能量。

在1905年的那篇论文当中，爱因斯坦开头就提到：若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，某种程度上来看，物质本身就是能量的，或者我们也可以说是质量的，还有的人会把物质看成是极度被压缩的能量形式。
广义相对论到了1915年，爱因斯坦提出了著名的广义相对论，在这个广义相对论当中有个著名的引力场方程。爱因斯坦就发现引力场方程预示着宇宙正在膨胀，这其实和他的“静态宇宙”的宇宙观是相互背离。于是，他在引力场方程中添加了一个宇宙学常数，只要将宇宙学常数进行合理地取值，可以抵消掉这个膨胀效应。

但是，很多事情并不能凭借一厢情愿，爱因斯坦就吃了这个亏。后来哈勃就观测到了宇宙中大多数的星系都在发生红移效应，这预示着星系都在远离我们。哈勃还为此提出了哈勃定律来进行描述。进一步分析，我们就发现，宇宙其实就是在膨胀。

根据哈勃的发现，我们往回推，就可以得到宇宙应该有一个起点。但是宇宙从起点，一直持续至今到底是什么样子？

这其实让很多科学家都束手无策，直到一群粒子物理学加入到了构建这个宇宙模型的行列当中来，其中这当中的佼佼者就是伽莫夫、罗伯特·迪克等人。而他们构建的起了的这个模型就是大名鼎鼎的宇宙大爆炸模型。

他们用粒子物理描述了宇宙中早期的演化，并且提出了两个关键证据来证明自己的理论，一个是宇宙微波背景辐射，一个是氦元素的丰度。
后来，科学家相继证明了两者都和预言比较吻合。而宇宙微波背景辐射如今成为了天文学家人手一份武功秘籍，关于宇宙微波背景辐射就颁了三个诺贝尔物理学奖，两个给到了探测宇宙微波背景辐射的项目，另一个则是2019年的诺贝尔物理学奖，给到是理论方。

从这时开始，宇宙大爆炸才成为了主流的科学理论。
宇宙早期物质粒子的形成而这些科学家构建的这个模型就阐述早期宇宙的演化，也阐明了物质到底是如何演化而来的。具体来说是这样的，宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸。

宇宙大爆炸的早期，宇宙温度极其高，温度高达1.4亿亿亿亿度，其中都是光和热。。宇宙开始剧烈的膨胀，温度开始快速地下降。而如今的物质大多数都是在这个时候形成的。那具体是如何形成的呢？
我们都知道，物质其实是由物质粒子构成的，比如：质子，中子，电子等。所以，我们只要搞清楚这些粒子到底如何来的就行。

科学家发现，在极其高温的状态下，这里指的是几十亿以上的温度。一对光子如何对撞，就会发生我们平时看不到的现象。这是因为光子的反物质就是它自身。当在这样高温状态下，一对光子对撞，就有机会撞出一对物质粒子，光子的能量会转化为物质粒子的质能，多余的能量作为转化为物质粒子的动能。

所以，这些物质粒子说白了就是光子慢慢撞出来的。
其他物质粒子的构成后来，到了宇宙大爆炸38万年后，温度下降到3000度左右，形成了原子结构。不过此时，宇宙中大部分的粒子都是氢原子和氦原子，它们占据了99%以上。后来，宇宙大爆炸后2亿年，在引力作用下逐渐形成恒星，恒星通过核聚变生成了大量铁元素之前的元素。

而铁元素之后的元素主要来自于超新星爆炸和中子星合并。

以上就是宇宙中各种物质粒子的由来，也就是它们组成了现在宇宙中的物质。

但其实这里还有一点并没有提及，那就暗物质粒子到底咋来的？事实上，我们现在还不得而知，这也是天文学和物理学研究的前沿。
假如地球和宇宙的产生是因为宇宙大爆炸这个理论是成立的，那构建成我们今天看到的所有东西的原始质量又是从哪里产生的呢？
首先，把质量与能量记作相同的，就是说有质量就有能量。因此，宇宙的所有质量是不需要被储存起来的，然而能量（能量与质量等价的设定，能量储存在质量中）是需要被储存下来的。著名的等式E=mc2.因此，如果有足够的能量，量子能产生物质与反物质的东西，通俗来说就是量子在能量足够的情况下会产出“夏娃与亚当”。对于宇宙中的质量来说，这种被称为夫妇生产是可靠的。



关于一切事物是来自哪里的，我们还没有一个确定性的观点。其中一个观点是：真空创造了宇宙。依据是在量子论中，似乎沉寂的真空并不是什么都没有的。例如，正负电子（正反两面）在真空中是有可能会成形的，这种可能性的发生是在极短的时间里完成的，并且很快消失在虚无里。这种真空的波动是不能被直接获得的，因为这种波动只持续10^-21秒，并且正负电子的分离几乎不超过10^-10厘米。然而，通过间接的测量，物理学家认为这些真空中的波动是真实存在的。



因此，在这个原理中，任何物体都可能在真空中快速成形。真空中成形的可能性戏剧般地降低是和这个物体成形后的质量和构成复杂性有关的。1973年Edward Tyron提出宇宙是真空波动的结果这个想法。而一个137亿岁的宇宙由这种途径产生的可能性是极度小的。除此之外，物理学家们一开始就对Tyron的观点表示怀疑：如果宇宙是能量空间生下的，那又是谁生下了能量？（假设广泛的相关性存在，能量空间是确定存在的某样东西，空间不是一种被动的背景，而是一种能弯曲、扭动和收缩的灵活的中间物。）



1982年，Alexander Vilenkin拓展了Tyron的观点并提出：宇宙的创造是开始于“literally nothing”就是说开始于什么都没有，缺乏物质也缺乏空间和时间，宇宙最终是在量子的过程中被创造的。Vilenkin考虑到量子隧穿提出：宇宙开始是在完全空的几何结构中，在量子隧穿中转换，过渡成不空的状态（原子内的大小），并通过膨胀（宇宙扩张的速度是指数的方式并在极短的时间内急剧膨胀）变成它现在的尺寸。



另外一个观点来自于Stephen Hawking 和 James Hartle. Hawking提出：宇宙是一个自我包含的实体，宇宙是原创性的，没有任何参照系。相对人们总是用方程式来描述宇宙来说，这种描述是不合时宜的。假如能时光倒流，人们会发现，宇宙的模型不是永恒不朽的，创造性事件也没有。换言之，有时在10^-43秒，时间和空间完全不起作用，所有物质的化身都不明不白地消溶在量子里。Hawking的观点告诉我们，宇宙不曾被创造也不会被毁灭。宇宙只是存在着。



相关天文知识在粒子物理学里，反物质是反粒子概念的延伸，反物质是由反粒子构成的，如同普通物质是由普通粒子所构成的。例如一颗反质子和一颗反电子〈正电子〉能形成一个反氢原子，如同电子和质子形成一般物质的氢原子。此外，物质与反物质的结合，会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者湮灭，且因而释放出高能光子或是其他能量较低的正反粒子对。
参考资料1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. curious.astro.cornell
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