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我们是广阔大宇宙中的一部分,长期以来,科学界最大的难题之一就是弄清楚宇宙是如何形成的。很多科学家认为它与宇宙大爆炸有很大的关系,那时所有的东西最开始都是致密的而且非常非常热。然后在某个时点大概宇宙大爆炸后的10∧-35秒后,有不明物体触发了宇宙膨胀,宇宙就迅速地扩大,然后温度开始迅速下降,最终形成了我们今天所了解的充满了质量、能量和光的宇宙。
要了解整个过程的细节非常困难,而事实是,我们对宇宙开始膨胀之前,我们仍然完全不知道发生了什么。这初始的一秒的小小部分,是我们所了解的物理还不能解释的一段宇宙历史。这一段小时间被称为普朗克时期,从"时间起点"延伸到10∧-43秒,就是0.000......1(小数点后42个0秒)。它是以物理学家马克斯·普朗克的名字命名的。
马克斯·普朗克提出能量是以微小的能量单位即量子的形式存在的,他开启了对量子力学的研究,也就是对微观粒子的研究。但是要弄清楚在普朗克时期到底发生了什么是有点困难的,因为我们不够了解,在那非常短暂的时间内物理是怎么运作的。我们所知道的是,根据被普遍接受接受的模型,宇宙大爆炸刚刚发生后宇宙又炽热又密集,所以宇宙中所有的力在同一时间都被挤在一起。也就是说,我们今天所理解的是物理学的四种基本作用力,电磁力,以及让亚原子粒子正常运作的强力和弱力,还有引力都是一样的东西。然后当宇宙温度开始下降的时候,它们分开形成不同的力,并且有了他们自己独特的作用。但是我们知道的就这么多,因为我们没有办法同时用一个组方程组来描述这四个基本作用力,为什么不可以呢?从本质上讲,我们必须有很好的模型来解释宇宙是如何运行的。我们用量子力学来描述微观粒子,比如亚原子和构成它们的粒子。
我们还有广义相对论来描述快速运动的物体,并用来解释引力是如何运作的,这很棒!好几代曾经居住在这个星球上最聪明的人们,他们想出了这两个模型,但是他们是不相容的,因为他们使用了不一样的数学。因此物理学上的普朗克时期,也就是当所有力结合在一起的时候是没有任何数学意义的。比如在量子力学中,任何事物都是以概率统计为基础的。你不会说电子在某一特定的点上。而会说它有特定的概率在特定的点,但是它也有可能在其他地方。
另一方面,在广义相对论中,对引力的描述不是概率性的,相反,你可以用具体的数据来解释引力是如何改变它周围的宇宙的,这非常方便。但是在普朗克时期,所有的力量都纠缠在一起,物理学家为了弄明白这个特别的时期,他们必须用概率论来计算引力的作用,同时也试图用绝对的具体数字来描述量子力学。这完全是不可能的,因为我们用来描述这些力的方程是遵循不同的规则的,如果让这些相互矛盾的规则配合简直是物理学上的"圣杯"。这就是斯蒂芬·史蒂芬霍金和无数其他物理学家所探索了数十年来的理论,一个能够用同样的方程式解释所有力的方程式,"万物理论"。但直到现在还没有这样的理论,因此,在绝大多数的宇宙历史问题中,科学家门已经掌握了宇宙是怎么形成的,即使我们还在解决一些细节问题,但那些一开始的时刻还是个迷,而这个迷的揭开将会改变我们研究宇宙的方式。
那么,你认为宇宙形成之前是怎么样的的,欢迎大家留言讨论!同时也欢迎大家关注我,你们的支持就是我最大的动力!
原文地址:今日头条 |
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