我们现在这个宇宙的物理定律只是现在用,宇宙大爆炸之前的物理是怎么样的?
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/15 14:35:08
我们现在这个宇宙的物理定律只是现在用,宇宙大爆炸之前的物理是怎么样的?
我们现在这个宇宙的物理定律只是现在用,宇宙大爆炸之前的物理是怎么样的?
我们现在这个宇宙的物理定律只是现在用,宇宙大爆炸之前的物理是怎么样的?
我对于宇宙的形成有自己的观点,这种观点也是融合了量子力学,请仔细听:
千百年来,无数的疑问都指向一个无法解释的事实 :物质是怎么产生的?我们知道,根据最基本的物理定律,物质不会凭空产生或消失,那么宇宙开端伊始难道就存在物质嘛?如果你说如今宇宙中的所有物质都是宇宙中本来就有的,那么我想质问你一句:这些“本来就有”的物质是怎么“有”的?是上帝变出来的嘛?显然这是自欺欺人的解释.我们是要探求客观世界的客观真理,而不是用自己的想象力创造出一个万能的造物主.
曾几何时,所有的科学家都认为,无中生有是绝对不可能的.物质不能被凭空制造,能量也不能被凭空制造,遑论时空本身.但是不确定性原理的出现把这一切旧观念都摧枯拉朽一般地粉碎了.
海森堡告诉我们,在极小的空间和极短的时间里,什么都是有可能发生的,因为我们对时间非常确定,所以反过来对能量就非常地不确定.能量物质可以逃脱物理定律的束缚,自由自在地出现和消失.但是,这种自由的代价就是它只能限定在那一段极短的时间内,当时刻一到,灰姑娘就要现出原形,这些神秘的能量物质便要消失,以维护质能守恒定律在大尺度上不被破坏.
不过上世纪60 年代末,有人想到了一种可能性:引力的能量是负数(因为引力是吸力,假设无限远的势能是0,那么当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值),所以在短时间内凭空生出的能量物质,它们之间又可以形成引力场,其产生的负能量正好和它们本身抵消,使得总能量仍然保持为0,不破坏守恒定律.这样,物质就可以免于刚一诞生就要消失的命运,真的从一无所有中产生了.
许多人都相信,我们的宇宙本身就是通过这种机制产生的.量子效应使得一小块时空突然从根本没有时空中产生,然后因为各种力的作用,它突然指数级地膨胀起来,在瞬间扩大到整个宇宙的尺度.MIT 的科学家阿伦. 古斯(Alan Guth) 在这种想法上出发,创立了宇宙的“暴涨理论"(Ination).在宇宙创生的极早期,各块空间都以难以想象的惊人速度暴涨,这使得宇宙的总体积增大了许多许多倍.这就可以解释为什么今天它的结构在各个方向看来都是均匀同一的.
暴涨理论创立以来也已经出现多个版本,不过很难确定地证实这个理论究竟是否正确,因为宇宙毕竟不像我们的实验室可以随心所欲地观测研究.但大多数物理学家对其还是偏爱的,认为这是一个有希望的理论.1998 年,古斯还出版了一本通俗的介绍暴涨的书,他最爱说的一句话是:“宇宙本身就是一顿免费午餐.”意思是宇宙是从一无所有中而来的.
在任何时候,大自然都固执地坚守着这一底线: 绝不让我们有任何机会可以同时得到位置和动量的精确值.任凭我们机关算尽,花样百出,它总是比我们高明一筹,每次都狠狠的把我们的小聪明击败.不能测量电子的位置和动量?我们来设计一个极小极小的容器,它内部只能容纳一个电子,不留下任何多余的空间,这下如何?电子不能乱动了吧?可是,首先这种容器肯定是造不出来的,因为它本身也必定由电子组成,所以它本身也必然要有位置的起伏,使内部的空间涨涨落落.退一步来说,就算可以,在这种情况下,电子也会神秘地渗过容器壁,出现在容器外面,像传说中穿墙而过的崂山道士.不确定性原理赋予它这种神奇的能力,冲破一切束缚.还有一种办
法,降温.我们都知道原子在不停地振动,温度是这种振动的宏观表现,当温度下降到绝对零度,理论上原子就完全静止了.那时候动量确定为零,只要测量位置就可以了吧?可惜,绝对零度是无法达到的,无论如何努力,原子还是拼命地保有最后的一点内能不让我们测准它的动量.不管是谁,也无法让原子完全静止下来,传说中的圣斗士也不行――他们无法克服不确定性原理.
动量p 和位置q,它们真正地是“不共戴天”.只要一个量出现在宇宙中,另一个就神秘地消失.要么,两个都以一种模糊不清的面目出现.海森堡很快又发现了另一对类似的仇敌,它们是能量E 和时间t.只要能量E 测量得越准确,时刻t 就愈加模糊;反过来,时间t 测量得愈准确,能量E 就开始大规模地起伏不定.而且,它们之间的关系遵守相同的不确定性规则:
E *t > =h/2Pi
各位看官,我们的宇宙已经变得非常奇妙了.各种物理量都遵循着海森堡的这种不确定性原理,此起彼伏,像神秘的大海中不断升起和破灭的泡沫.在古人看来,“空”就是空荡荡无一物.不过后来人们知道了,看不见的空气中也有无数分子,“空”应该指抽空了空气的真空.再后来,人们觉得各种场,从引力场到电磁场,也应该排除在“空”的概念之外,它应该仅仅指空间本身而已.
但现在,这个概念又开始混乱了.首先爱因斯坦的相对论告诉我们空间本身也能扭曲变形,事实上引力只不过是它的弯曲而已.而海森堡的不确定性原理展现了更奇特的场景:我们知道t 测量得越准确,E 就越不确定.所以在非常非常短的一刹那,也就是t 非常确定的一瞬间,即使真空中也会出现巨大的能量起伏.这种能量完全是靠着不确定性而凭空出现的,它的确违反了能量守恒定律!但是这一刹那极短,在人们还没有来得及发现以前,它又神秘消失,使得能量守恒定律在整体上得以维持.间隔越短,t 就越确定,E 就越不确定,可以凭空出现的能量也就越大.
所以,我们的真空其实无时无刻不在沸腾着,到处有神秘的能量产生并消失.爱因斯坦告诉我们,能量和物质可以互相转换,所以在真空中,其实不停地有一些“幽灵”物质在出没,只不过在我们没有抓住它们之前,它们就又消失在了另一世界.真空本身,就是提供这种涨落的最好介质.
永远没有人知道
现在科学家在研究《大统一理论》就是要解决这个问题。
据说如果发现了希格斯这种终极粒子便可推出此理论。