現(xiàn)代主流科學(xué)認(rèn)為,我們的宇宙起源于138億年前的大爆炸,當(dāng)然,這里的“爆炸”并不是我們平時所講的爆炸,而是“奇點(diǎn)”突然急劇膨脹。
這個奇點(diǎn)超出了如今物理法則的范疇,因為奇點(diǎn)的體積無限小,密度和溫度無限高。
那么,既然我們的宇宙起源于奇點(diǎn),奇點(diǎn)又是如何出現(xiàn)的呢?奇點(diǎn)之前是什么呢?
簡單來講,奇點(diǎn)本身其實就是無,所謂的“奇點(diǎn)之前”就更沒有意義了,如果非要有點(diǎn)什么,那還會是無。
奇點(diǎn)的這種特性顯然讓很多人都無法接受,因為現(xiàn)實中我們看到的任何物體,不管有多小,總是有體積的,有大小的,但這奇點(diǎn)竟然沒有體積,沒有大小,這是什么樣的存在方式呢?
還有,既然奇點(diǎn)是無,是不是就意味著沒有繼續(xù)解釋的必要了呢?
當(dāng)然不是,我們不能僅從字面意思理解“無”,而應(yīng)該用辯證的思維。這里的“無”并不是“什么都沒有”,仍舊是一種存在狀態(tài),既然是某種存在狀態(tài),其實還是“有”,否則如果是絕對的“無”,就不可能誕生誕生我們的宇宙了。
說白了,所謂的“無”其實也是“有”。但是奇點(diǎn)的體積無限小,沒有大小,該如何理解奇點(diǎn)的這種存在狀態(tài)呢?
通俗來講,奇點(diǎn)體積無限小,是因為我們這世界還無法描述這種無限小的狀態(tài),因為現(xiàn)代物理學(xué)體系下,最小的有意義的長度單位就是普朗克長度,比普朗克長度小的尺度都沒有意義。
普朗克長度非常短,只有大約10的負(fù)35次方米級別,我們甚至無法理解這個長度有多短,可以用電子的直徑做對比。電子直徑大約10的負(fù)15次方米,也就是說,普朗克長度比電子的直徑還要小20個量級。
量子力學(xué)表明,比普朗克長度更小的事物其實是沒有意義的。這種說法并不是信口開河,而是物理學(xué)界的共識。普朗克長度是如何計算出來的呢?與引力常數(shù),普朗克常數(shù)和光速有關(guān)。
而奇點(diǎn)這個特殊的存在,比普朗克長度還要小很多,因此現(xiàn)有的大自然法則根本無法描述奇點(diǎn)的存在狀態(tài)。
也就是說,奇點(diǎn)根本不屬于我們這個世界,屬于“高維度空間”。說白了,在我們的世界里,奇點(diǎn)根本就不存在。
既然我們的世界根本不存在奇點(diǎn)這個東西,問題到這里就應(yīng)該結(jié)束了。但是如果就這樣結(jié)束了,顯然有點(diǎn)太“霸道”了,有點(diǎn)強(qiáng)迫伙伴們“奇點(diǎn)根本不存在”這個觀點(diǎn),然后就不用再回答奇點(diǎn)以及奇點(diǎn)之前的問題了,顯然這有點(diǎn)“避重就輕”的味道。
對于科普來講,這是不合適的,也不是我的風(fēng)格。
雖然物理學(xué)家們真的不知道奇點(diǎn)到底是一個什么東西,但量子力學(xué)的出現(xiàn)似乎給了人們一絲希望。
量子力學(xué),研究微觀世界的運(yùn)行規(guī)律,而奇點(diǎn)屬于微觀中的“微觀”。同時量子力學(xué)和奇點(diǎn)還有一個共同點(diǎn),那就是都很難被我們接受,完全違背了我們的日常生活認(rèn)知。
量子力學(xué)中有一個“真空零點(diǎn)能”概念,通俗來講就是“無中生有”衍生出最基本的能量,而宇宙正是通過這種方式從真空中誕生的。
科學(xué)界認(rèn)為,絕對的真空是不存在的。假設(shè)有一個絕對密閉的箱子,我們把箱子里所有物質(zhì),包括看見的和看不見的物質(zhì)全部清理掉,包括各種輻射,中微子,光子等。箱子里是不是絕對的真空呢?
并不是,無論我們?nèi)绾吻謇?,箱子里總會存在某些東西!究竟是什么東西呢?
最基本的能量,也就是上面所講的真空零點(diǎn)能。
愛因斯坦早就告訴我們,時空和物質(zhì)是一體的,一定會同時存在,時空和物質(zhì)不可能脫離彼此單純存在。
可以這么通俗理解時空和物質(zhì)的關(guān)系,時空是物質(zhì)表演的舞臺,而這個舞臺必須有物質(zhì)存在才會變得有意義。
所以,沒有任何物質(zhì)的時空是不存在的,當(dāng)然沒有時空的物質(zhì)的也不可能存在。
同時,根據(jù)熱力學(xué)定律,如果環(huán)境的達(dá)到絕對零度,就意味著什么都不存在了,時空和物質(zhì)都不存在了。這也是為什么絕對零度不可能達(dá)到的原因所在,因為時空和物質(zhì)不可能完全消失,而只要我們這個世界還存在某些東西,就不可能達(dá)到絕對零度。
說白了,所謂的真空其實是“假真空”或者說是“量子真空”。在這樣的真空環(huán)境里,其實是充滿絕大能量的,這些能量來自哪里呢?
來自量子真空中的量子漲落,也叫量子起伏,真空環(huán)境里可以隨機(jī)衍生出虛粒子對,然后瞬間湮滅消失,出現(xiàn)的時間極短,并不違反大自然法則。
而奇點(diǎn)就是在這種狀態(tài)下誕生的,奇點(diǎn)本身就是純能量,而衍生出來的虛粒子對也是能量。
但這里有一個問題:上面不是說衍生出來的虛粒子對瞬間湮滅消失嗎,既然消失了,怎么可能會有奇點(diǎn)誕生呢?
理論分析,確實如此,如果真空一直上演如此完美的對稱衍生湮滅,當(dāng)然不會誕生奇點(diǎn),自然也不會有我們的宇宙。
但問題就在于,絕對的完美是不存在的,通俗來講就是“缺陷也是一種美”。當(dāng)然我們絕不能用我們平時用的俗語來解釋“缺陷美”。
實際上,偉大的物理學(xué)家楊振寧通過物理學(xué)方式確實打破了對稱的完美性。1956年,楊振寧和李政道一起,提出了偉大的宇稱不守恒理論,這個理論有些深奧,但通俗來講就是:對稱性體現(xiàn)的是不同物質(zhì)形態(tài)的共性,而對稱性的破缺才能表現(xiàn)出不同物質(zhì)各自的特性。
說白了,量子世界總體來看是完美對稱的,但在某個局部某種狀態(tài)下總會發(fā)生對稱性破缺,對稱性就被打破了。這其實就是宇宙萬物不斷變化的根源所在。
當(dāng)然,宇稱不守恒并不僅僅從理論上詮釋了對稱性破缺,科學(xué)家們也證實了這種現(xiàn)象確實存在,早就在實驗室中發(fā)現(xiàn)了粒子不對稱現(xiàn)象。
其實,我們也可以換一種角度來理解量子漲落現(xiàn)象。根據(jù)量子力學(xué)的不確定性,在極短的時間內(nèi),任何事情終究都會發(fā)生,不管多么離奇的事情。
而時間與能量就存在不確定性關(guān)系,時間越短,能量就會更大。這種關(guān)系也能解釋量子隧穿效應(yīng),微觀粒子在極短的時間里可以獲取極高的能量,突破“能量勢壘”的束縛,直接穿越到理論上不可能達(dá)到的位置。
用宏觀物體來打比方就更容易理解了。無論如何努力,在徒手的情況下你最多能翻越2米高的墻,那么“2米”就是你的“能量勢壘”,想要徒手翻越一堵10米高的墻無論如何你都做不到。但按照量子力學(xué)法則,只要時間足夠短,你就能獲得超乎想象的能量,從而直接穿越10米高的墻!
量子漲落也是如此,在某個極短時間里,可以漲落出極高的能量,甚至直接漲落出奇點(diǎn),也是有可能的。也就是說,我們的宇宙完全就是一個極大的量子漲落,而且這個極大的漲落并沒有瞬間湮滅,可能持續(xù)很長時間才會湮滅,也可能永遠(yuǎn)不會湮滅,當(dāng)然也可能下一秒就會湮滅,誰也不知道什么時候會發(fā)生!
這聽起來好像違反了量子漲落的概念:衍生出來的虛粒子能量不應(yīng)該瞬間湮滅嗎?正常情況下,確實如此。但正如我反復(fù)強(qiáng)調(diào)的,量子力學(xué)本來就不按套路出牌,不能用常規(guī)思維去衡量微觀世界,不確定性才是那里的主導(dǎo),而不確定性意味著在足夠短的時間里,任何匪夷所思的事情都可能發(fā)生。
于是,在某個足夠短的瞬間,衍生出來的虛粒子對能量并沒有消失,也成為了我們宇宙誕生的基礎(chǔ)。
至于通過量子漲落衍生出來的能量到底來自哪里,目前并沒有定論,很多科學(xué)家認(rèn)為來自無法被我們認(rèn)知的“超時空”,那是另一個維度。超時空到底是什么存在方式?這又是另一個深奧的話題了,這里就不詳述了,留給大家思考。
完!
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