请注意,这是整个时空里最有价值,最不可替代的一秒。
我们今天所出现的一切,都是从这一秒开始。
现在让我们走入这珍贵的一秒钟。
根据现有的科学观察,在科学界几乎已经确定了,我们现在所生存的宇宙,来源于138亿年前的一次大爆炸。
对于大爆炸之外的时空,在前面的多篇文章有展开,这里就不再赘述。
这篇文章将根据现有的科学观察数据,来重现大爆炸那一秒。
重现那一秒到底发生了什么,使宇宙成为了今天的样子?
现在发挥你的想象力,根据科研数据,去重现宇宙最原始的样子。
在138亿年之前,有一个很小很小很小的点,这个点悬浮在一片虚无之中。
这个点比普朗克长度还要小,换算过来就是比 千亿亿亿亿分之一米还要小。
这个点被称为奇点,没有任何物理定律能够描述这个奇点。
这个由纯能量组成的奇点,它的温度和密度趋于无限大。
我们现在所有的一切,宇宙中所有的维度空间,包括昨天文章里展开的五维空间。
这个时候都被弯曲、蜷缩在这个小点里面,自然界中描述宇宙的四种基础作用力也还是统一的。
不知过去了多久,这个比针尖还要小的点,在自身高压之下急速膨胀,我们将其称为大爆炸。
我们现在所看到的一切物质,都来源于这次能量的转换。
没听错,就是能量转换成物质,是不是有些不可思议。
能量转换成物质,那简直就是无中生有。
无中生有的杰作,也只能在大爆炸那一瞬间才能完成。
现代实验室一直无法满足,无中生有 所需要的严苛条件。
那能量是如何转换成物质的呢?
在大爆炸之后的 千亿亿亿亿亿分之一秒 的时间里,并在宇宙的尺度增长到 千亿亿亿亿分之一米 的空间里(这些难以想象的小尺度,被命名为普朗克时间和普朗克长度)。
在能量破壳而出的那一刹那,最古老的物质 亚原子粒子产生了。
能量转换成物质的这一瞬间,也是一个现代物理难题。
爱因斯坦质能方程式E=mc^2,它告诉我们物质可以转化成为能量,原子弹的爆炸就是基于这一理论。
但是,爱因斯坦也没说过,这个方程式是单方向成立的,也就是说,能量也可以转化为物质。
根据爱因斯坦的质能方程式,能量确实是可以转化为物质的,但这个要求太高。
常规的能量无法被转化成物质,而只能够在各个物体之间转移,或者各种能量相互转化。
想让能量转化为物质,就必须在极高的温度下进行。
也只有在宇宙大爆炸的时候,才具备有这样的条件。
我们现在看到的物质,都是宇宙大爆炸的时候,由能量转化而来的。
为什么能量转化成物质这么困难呢?
因为宇宙就是从大爆炸诞生的,大爆炸将大量的能量转化成为了物质,才形成了我们今天的宇宙。
如果能量与物质之间能够随意切换,那么宇宙就不能够稳定的存在了。
好吧,这也算是为我们有限的能力,找到了一个高大上的借口。
在普朗克时期结束时,也就是那亿亿亿亿亿分之一秒结束后,其它三种力仍然统一,只有引力逐渐分离了出来(其它三种力指的是 电磁力、强力、弱力)
宇宙继续膨胀,时间到了 亿亿亿亿分之一秒后(请注意:这里比之前少了一个“亿”)。
所有集中在一起的能量都被稀释了,刚才还保持统一的作用力,分裂成了“弱电力”和“强核力”。
在后来的时间里,弱电力分裂成“电磁力”和“弱核力”。
这时,我们能够认识到的四种作用力才显露了出来。
在那段时间里面,以亚原子粒子的形式存在的物质,和以光子的形式存在的能量(光子既是粒子又是波)。
之间的相互作用持续不断(请注意,时间还在一秒钟里面)。
那时的宇宙温度足够高,这些光子会自动把它们的能量转换为 物质-反物质粒子对,紧接着又彼此湮灭,把能量重新转换为光子对。
当然,上面这个不是瞎说的,反物质是真实的,我们已经发现了它,这并不是科幻作家的想象。
在强核力和弱电力分道扬镳之前、之中、之后,这段极短的时间里,宇宙变成了由夸克、轻子和它们的反物质兄弟——还有承担它们相互作用力的玻色子——它们共同组成了一锅十全大补汤。
这些粒子家族每一类都有好几个变种,但它们都被认为无法再分割成更小或更基本的粒子了。
不过,这是相对于现在的科技水平而言。
要是以后发现了比夸克更小的物质,再把它加到那锅汤里面去就可以了。
现在有许多证据表明,在那1秒钟之内,在某种作用力分离之时,赋予了宇宙一种非同寻常的不对称性。
其中物质粒子的数量略微超过反物质粒子:比例为十亿零一比十亿。
于是,正反物质彼此湮灭,因为正物质粒子多于反物质粒子,所以我们是生活在一个正物质宇宙,所以我们的一生才要不断对抗熵增。
如果反物质赢了,那我们也省事了许多。
随着宇宙的不断膨胀并且冷却,宇宙增长到大于我们的太阳系尺度时,温度已经迅速下降到了1万亿度以下。
现在,百万分之一秒过去了。
随着宇宙继续冷却,能产生基本粒子的能量在减少。环境中的光子因为没有足够的能量,不能再根据质能公式E=mc^2来制造夸克-反夸克对。
不仅如此,正反物质湮灭中产生的光子,也由于宇宙的不断膨胀而在损失能量。
每10亿次的粒子湮灭才会有一个强子幸存。
那些孤独的幸存者最终将笑到最后:它们是产生恒星、星系和世间万物的终极物质来源。
如果没有在物质和反物质之间,十亿零一与十亿的不平衡,宇宙中的所有物质都将自我湮灭,只留下一个由光子组成的宇宙。
现在,一秒钟的时间已经过去了。
这真是一生太短,一瞬好长...
宇宙尺度已经增长到了几光年,大约相当于从太阳到离它最近的恒星的距离。
之后,宇宙在大爆炸的原始能量强大推力下,一直向外膨胀,到现在也没有停止。
原始粒子在氢气和氦气的作用下,像捏肉丸一样,
捏出了一颗颗恒星,随着时间的流逝,演化成了今天我们所看到的宇宙。
可以说,大爆炸之后的那一秒,决定了今天宇宙的模样,也决定了你我的模样。
这也是宇宙中最珍贵,最值得记录的一秒钟。
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页面更新:2024-03-19
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