1樓:
摘自《量子力學史話》:
千百年來,無數的疑問都指向一個無法解釋的事實 :物質是怎麼產生的?我們知道,根據最基本的物理定律,物質不會憑空產生或消失,那麼宇宙開端伊始難道就存在物質嘛?
如果你說如今宇宙中的所有物質都是宇宙中本來就有的,那麼我想質問你一句:這些「本來就有」的物質是怎麼「有」的?是上帝變出來的嘛?
顯然這是自欺欺人的解釋。我們是要探求客觀世界的客觀真理,而不是用自己的想象力創造出一個萬能的造物主。
曾幾何時,所有的科學家都認為,無中生有是絕對不可能的。物質不能被憑空製造,能量也不能被憑空製造,遑論時空本身。但是不確定性原理的出現把這一切舊觀念都摧枯拉朽一般地粉碎了。
海森堡告訴我們,在極小的空間和極短的時間裡,什麼都是有可能發生的,因為我們對時間非常確定,所以反過來對能量就非常地不確定。能量物質可以逃脫物理定律的束縛,自由自在地出現和消失。但是,這種自由的代價就是它只能限定在那一段極短的時間內,當時刻一到,灰姑娘就要現出原形,這些神祕的能量物質便要消失,以維護質能守恆定律在大尺度上不被破壞。
不過上世紀60 年代末,有人想到了一種可能性:引力的能量是負數(因為引力是吸力,假設無限遠的勢能是0,那麼當物體靠近後因為引力做功使得其勢能為負值),所以在短時間內憑空生出的能量物質,它們之間又可以形成引力場,其產生的負能量正好和它們本身抵消,使得總能量仍然保持為0,不破壞守恆定律。這樣,物質就可以免於剛一誕生就要消失的命運,真的從一無所有中產生了。
許多人都相信,我們的宇宙本身就是通過這種機制產生的。量子效應使得一小塊時空突然從根本沒有時空中產生,然後因為各種力的作用,它突然指數級地膨脹起來,在瞬間擴大到整個宇宙的尺度。mit 的科學家阿倫.
古斯(alan guth) 在這種想法上出發,創立了宇宙的「暴漲理論"(ination)。在宇宙創生的極早期,各塊空間都以難以想象的驚人速度暴漲,這使得宇宙的總體積增大了許多許多倍。這就可以解釋為什麼今天它的結構在各個方向看來都是均勻同一的。
暴漲理論創立以來也已經出現多個版本,不過很難確定地證實這個理論究竟是否正確,因為宇宙畢竟不像我們的實驗室可以隨心所欲地觀測研究。但大多數物理學家對其還是偏愛的,認為這是一個有希望的理論。1998 年,古斯還出版了一本通俗的介紹暴漲的書,他最愛說的一句話是:
「宇宙本身就是一頓免費午餐。」意思是宇宙是從一無所有中而來的。
在任何時候,大自然都固執地堅守著這一底線: 絕不讓我們有任何機會可以同時得到位置和動量的精確值。任憑我們機關算盡,花樣百出,它總是比我們高明一籌,每次都狠狠的把我們的小聰明擊敗。
不能測量電子的位置和動量?我們來設計一個極小極小的容器,它內部只能容納一個電子,不留下任何多餘的空間,這下如何?電子不能亂動了吧?
可是,首先這種容器肯定是造不出來的,因為它本身也必定由電子組成,所以它本身也必然要有位置的起伏,使內部的空間漲漲落落。退一步來說,就算可以,在這種情況下,電子也會神祕地滲過容器壁,出現在容器外面,像傳說中穿牆而過的嶗山道士。不確定性原理賦予它這種神奇的能力,衝破一切束縛。
還有一種辦
法,降溫。我們都知道原子在不停地振動,溫度是這種振動的巨集觀表現,當溫度下降到絕對零度,理論上原子就完全靜止了。那時候動量確定為零,只要測量位置就可以了吧?
可惜,絕對零度是無法達到的,無論如何努力,原子還是拼命地保有最後的一點內能不讓我們測準它的動量。不管是誰,也無法讓原子完全靜止下來,傳說中的聖鬥士也不行――他們無法克服不確定性原理。
動量p 和位置q,它們真正地是「不共戴天」。只要一個量出現在宇宙中,另一個就神祕地消失。要麼,兩個都以一種模糊不清的面目出現。
海森堡很快又發現了另一對類似的仇敵,它們是能量e 和時間t。只要能量e 測量得越準確,時刻t 就愈加模糊;反過來,時間t 測量得愈準確,能量e 就開始大規模地起伏不定。而且,它們之間的關係遵守相同的不確定性規則:
e *t > =h/2pi
各位看官,我們的宇宙已經變得非常奇妙了。各種物理量都遵循著海森堡的這種不確定性原理,此起彼伏,像神祕的大海中不斷升起和破滅的泡沫。在古人看來,「空」就是空蕩蕩無一物。
不過後來人們知道了,看不見的空氣中也有無數分子,「空」應該指抽空了空氣的真空。再後來,人們覺得各種場,從引力場到電磁場,也應該排除在「空」的概念之外,它應該僅僅指空間本身而已。
但現在,這個概念又開始混亂了。首先愛因斯坦的相對論告訴我們空間本身也能扭曲變形,事實上引力只不過是它的彎曲而已。而海森堡的不確定性原理展現了更奇特的場景:
我們知道t 測量得越準確,e 就越不確定。所以在非常非常短的一剎那,也就是t 非常確定的一瞬間,即使真空中也會出現巨大的能量起伏。這種能量完全是靠著不確定性而憑空出現的,它的確違反了能量守恆定律!
但是這一剎那極短,在人們還沒有來得及發現以前,它又神祕消失,使得能量守恆定律在整體上得以維持。間隔越短,t 就越確定,e 就越不確定,可以憑空出現的能量也就越大。
所以,我們的真空其實無時無刻不在沸騰著,到處有神祕的能量產生並消失。愛因斯坦告訴我們,能量和物質可以互相轉換,所以在真空中,其實不停地有一些「幽靈」物質在出沒,只不過在我們沒有抓住它們之前,它們就又消失在了另一世界。真空本身,就是提供這種漲落的最好介質。
2樓:匿名使用者
宇宙由大**產生,未知的機制使一個奇點發生了**。
你說的是質量和能量之間怎麼轉換吧?e=mc^2,所以一點點的質量虧損就能釋放出相當大的能量。。。
3樓:支援真的
我也不知道耶,好像很久以前宇宙是一個很小很小的點,你想像不到,突然有一天宇宙**了,就慢慢地擴大
4樓:第七夜的救贖
孩子你讓我亞歷山大!
宇宙是怎麼誕生的?
5樓:鍾離秀英昌嫣
如同西瓜裡含有西瓜種子那樣,大宇宙空間含有小宇宙(例如銀河系、仙女座大星雲一類的天體,專家稱為「銀河」),並且像焰火那樣不斷擴大。這一點是確定無疑的
如果追溯宇宙運動的過去,那麼大宇宙中所有的一切,在大約150億年以前都是彙集在一點上的。
有一位叫作加莫夫的學者,把這種宇宙初始時的龐大的**命名為「巨型燃燒」。
這位學者還進一步一點一點向前推測:「大宇宙誕生後一秒時的情況、百分之一秒時的情況……」推測到極接近宇宙誕生時的情況,但是還計算不出零秒時瞬間的情況。
在那種情況下,大宇宙的物質還不是處於可稱為「物質」的狀態,而是一種超超高溫、超超高密度的大塊。大**後的膨脹過程是一種引力和斥力之爭,**產生的動力是一種斥力,它使宇宙中的天體不斷遠離;天體間又存在萬有引力,它會阻止天體遠離,甚至力圖使其互相靠近。引力的大小與天體的質量有關,因而大**後宇宙的最終歸宿是不斷膨脹,還是最終會停止膨脹並反過來收縮變小,這完全取決於宇宙中物質密度的大小。
理論上存在某種臨界密度。如果宇宙中物質的平均密度小於臨界密度,宇宙就會一直膨脹下去,稱為開宇宙;要是物質的平均密度大於臨界密度,膨脹過程遲早會停下來,並隨之出現收縮,稱為閉宇宙。
宇宙怎麼形成的
6樓:杜鬆
宇宙起源是一個極其複雜的問題。現代天文觀測證明它處於不斷的運動和發展中。千百年來,科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。
許多科學家認為,宇宙是由大約138億年前發生的一次大**形成的。
起初,無空間、時間,未知原因,空間開始暴漲式出現,振動使得物質誕生,這次大**的反應原理被物理學家們稱為量子物理。大**使空間擴張,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應下降,後來相繼出現宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命。
7樓:angela韓雪倩
宇宙的形成:
**之初,物質只能以中子、質子、電子、光子和中微子等基本粒子形態存在。宇宙**之後的不斷膨脹,導致溫度和密度很快下降。隨著溫度降低、冷卻,逐步形成原子、原子核、分子,並複合成為通常的氣體。
氣體逐漸凝聚成星雲,星雲進一步形成各種各樣的恆星和星系,最終形成我們如今所看到的宇宙。
8樓:不是苦瓜是什麼
宇宙起源是一個極其複雜的問題。 宇宙是物質世界,它處於不斷的運動和發展中。千百年來,科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。
許多科學家認為,宇宙是由大約137億年前發生的一次大**形成的。宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起,並濃縮成很小的體積,溫度極高,密度極大,瞬間產生巨大壓力,之後發生了大**,這次大**的反應原理被物理學家們稱為量子物理。
大**使物質四散出去,宇宙空間不斷膨脹,溫度也相應下降,後來相繼出現在宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命。
廣義的宇宙定義是萬物的總稱,是時間和空間的統一。狹義的宇宙定義是地球大氣層以外的空間和物質。「宇宙航行」的「宇宙」定義就是狹義的「宇宙」的定義,宇宙航行意思就是在大氣層以外的空間航行。
而宇宙本質,目前大致有三種概念。
唯心者的意識宇宙,唯物者的物質宇宙,和法則宇宙。
古代對宇宙的定義,有西漢的《淮南子》:「往古來今謂之宙,四方上下謂之宇」。
9樓:星辰變幻風雲起
宇宙怎樣形成的現理論在沒定論,但大多偏向大**這一理論
在150億年前,整個宇宙一片黑暗。突然有一天,宇宙發生了驚天動地的大**。宇宙怎麼會**呢?
科學家把宇宙比喻為一隻球,構成這隻球的物質是一種密度非常非常大的物質,它的溫度極高。如果把現在生成的地球比喻為一隻乒乓球,那麼宇宙的圓球直徑就好比足球場。此時宇宙中只有中子、質子、電子、光子和中微子等一些基本粒子形態的物質,由於高溫和這些物質極不穩定,宇宙這隻「球」在不斷膨脹著,就像吹的大氣球會「呼呼呼」地脹大起來。
當宇宙年齡為10-44秒時,溫度高達1032℃,在這以後一剎那間,即經過10-34秒後,宇宙突然「暴脹」,就像大氣球突然被人猛烈一吹那樣,宇宙發生了巨大的**,**使宇宙在剎那間擴大了1029倍。
它**的威力和速度是驚人的,溫度也隨著宇宙球體**膨脹而迅速下降;大**以後0.01秒,宇宙溫度下降為1011℃;0.1秒後,溫度降到300億度;在13.
8秒後溫度進一步降到30億度;35分鐘時,溫度已下降到3億度。等大**後30萬年,溫度已下降到3000℃,宇宙開始變得透明瞭,在這期間也開始形成了化學元素。
150億年來,宇宙在不斷膨脹,溫度在逐漸降低,與此同時,產生和繁衍了生物。這就好像按比例尺畫地圖那樣,將這150億年的宇宙進行歷程濃縮在一年裡,使我們得到了一個極為直觀有趣的「宇宙日曆」:
1月10日,大**,宇宙脫穎而出;5月1日,浩瀚的銀河系誕生;9月9日,太陽系問世;9月14日,地球形成。9月24日,地球上出現了原始生命;11月12日,綠色植物破土而出;12月26日,更高階的哺乳動物出現。12月31日0時22分30秒,原始人類站在地球上;23分46秒,北京猿人創造了火;23分59秒,中國歷史衍續到春秋……宋代;24分,全球進入了迄今在繼續的現代化社會。
可見人類歷史只是宇宙歲月中極其短暫的一瞬。
宇宙是如何誕生的,宇宙是怎麼誕生的
當我們抬頭仰望星空的時候,會看見無數的恆星,這些密密麻麻的星星點點,代表著無數個不同的時鐘,他們每個星球的時間都和我們不一樣,這些恆星見證了數十億,甚至數百億年的流逝,相比較而言,宇宙的生命要長的多,137億年。宇宙是神!300億光年前擼了一發 宇宙起源和世界起源是怎麼來的 宇宙起源 千百年來,科學...
宇宙是怎麼誕生的ee,宇宙是怎麼誕生的? eede
你有沒有高中物理書 有的話去找下高三那本有關宇宙微粒的閱讀資料上面講的很清楚 我大概知道是這樣的 在宇宙形成前,沒有時間.然後一次大 在0.001秒內形成了一種什麼微粒,當時溫度非常高.微粒無法聚集.之後多少時間,宇宙因為熱脹闊大.溫度下降.微粒聚集,形成質子,中子等微粒.再後來.質子中子結合成原子...
宇宙形成以前是怎麼產生的,宇宙怎麼形成的
我認為,浩瀚的宇宙應是無邊無際無始無終的,即 宇宙已經包含了所有的一切,根本沒有什麼內外和邊界問題。無論你朝那個方向延伸下去都應是無窮無盡沒有盡頭的,而不可能被什麼東西所阻擋,這就是無限的宇宙空間。那種認為宇宙是有邊際的說法,我覺得很荒誕,你想如果宇宙是有邊際的,那邊際究竟為何物呢?難道就沒有邊際以...