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现代主流科学认为,我们的宇宙起源于138亿年前的大爆炸,当然,这里的“爆炸”并不是我们平时所讲的爆炸,而是“奇点”突然急剧膨胀。

这个奇点超出了如今物理法则的范畴,因为奇点的体积无限小,密度和温度无限高。

那么,既然我们的宇宙起源于奇点,奇点又是如何出现的呢?奇点之前是什么呢?

简单来讲,奇点本身其实就是无,所谓的“奇点之前”就更没有意义了,如果非要有点什么,那还会是无。

奇点的这种特性显然让很多人都无法接受,因为现实中我们看到的任何物体,不管有多小,总是有体积的,有大小的,但这奇点竟然没有体积,没有大小,这是什么样的存在方式呢?

还有,既然奇点是无,是不是就意味着没有继续解释的必要了呢?

当然不是,我们不能仅从字面意思理解“无”,而应该用辩证的思维。这里的“无”并不是“什么都没有”,仍旧是一种存在状态,既然是某种存在状态,其实还是“有”,否则如果是绝对的“无”,就不可能诞生我们的宇宙了。

说白了,所谓的“无”其实也是“有”。但是奇点的体积无限小,没有大小,该如何理解奇点的这种存在状态呢?

通俗来讲,奇点体积无限小,是因为我们这个世界还无法描述这种无限小的状态,因为现代物理学体系下,最小的有意义的长度单位就是普朗克长度,比普朗克长度小的尺度都没有意义。

普朗克长度非常短,只有大约10的负35次方米级别,我们甚至无法理解这个长度有多短,可以用电子的直径做对比。电子直径大约10的负15次方米,也就是说,普朗克长度比电子的直径还要小20个量级。

量子力学表明,比普朗克长度更小的事物其实是没有意义的。这种说法并不是信口开河,而是物理学界的共识。普朗克长度是如何计算出来的呢?与引力常数,普朗克常数和光速有关。

而奇点这个特殊的存在,比普朗克长度还要小很多,因此现有的大自然法则根本无法描述奇点的存在状态。

也就是说,奇点根本不属于我们这个世界,属于“高维度空间”。说白了,在我们的世界里,奇点根本就不存在。

既然我们的世界根本不存在奇点这个东西,问题到这里就应该结束了。但是如果就这样结束了,显然有点太“霸道”了,有点强迫伙伴们“奇点根本不存在”这个观点,然后就不用再回答奇点以及奇点之前的问题了,显然这有点“避重就轻”的味道。

对于科普来讲,这是不合适的,也不是我的风格。

虽然物理学家们真的不知道奇点到底是一个什么东西,但量子力学的出现似乎给了人们一丝希望。

量子力学,研究微观世界的运行规律,而奇点属于微观中的“微观”。同时量子力学和奇点还有一个共同点,那就是都很难被我们接受,完全违背了我们的日常生活认知。

量子力学中有一个“真空零点能”概念,通俗来讲就是“无中生有”衍生出最基本的能量,而宇宙正是通过这种方式从真空中诞生的。

科学界认为,绝对的真空是不存在的。假设有一个绝对密闭的箱子,我们把箱子里所有物质,包括看见的和看不见的物质全部清理掉,包括各种辐射,中微子,光子等。箱子里是不是绝对的真空呢?

并不是,无论我们如何清理,箱子里总会存在某些东西!究竟是什么东西呢?

最基本的能量,也就是上面所讲的真空零点能。

爱因斯坦早就告诉我们,时空和物质是一体的,一定会同时存在,时空和物质不可能脱离彼此单纯存在。

可以这么通俗理解时空和物质的关系,时空是物质表演的舞台,而这个舞台必须有物质存在才会变得有意义。

所以,没有任何物质的时空是不存在的,当然没有时空的物质的也不可能存在。

同时,根据热力学定律,如果环境的温度达到绝对零度,就意味着什么都不存在了,时空和物质都不存在了。这也是为什么绝对零度不可能达到的原因所在,因为时空和物质不可能完全消失,而只要我们这个世界还存在某些东西,就不可能达到绝对零度。

说白了,所谓的真空其实是“假真空”或者说是“量子真空”。在这样的真空环境里,其实是充满绝大能量的,这些能量来自哪里呢?

来自量子真空中的量子涨落,也叫量子起伏,真空环境里可以随机衍生出虚粒子对,然后瞬间湮灭消失,出现的时间极短,并不违反大自然法则。

而奇点就是在这种状态下诞生的,奇点本身就是纯能量,而衍生出来的虚粒子对也是能量。

但这里有一个问题:上面不是说衍生出来的虚粒子对瞬间湮灭消失吗,既然消失了,怎么可能会有奇点诞生呢?

理论分析,确实如此,如果真空一直上演如此完美的对称衍生湮灭,当然不会诞生奇点,自然也不会有我们的宇宙。

但问题就在于,绝对的完美是不存在的,通俗来讲就是“缺陷也是一种美”。当然我们绝不能用我们平时用的俗语来解释“缺陷美”。

实际上,伟大的物理学家杨振宁通过物理学方式确实打破了对称的完美性。1956年,杨振宁和李政道一起,提出了伟大的宇称不守恒理论,这个理论有些深奥,但通俗来讲就是:对称性体现的是不同物质形态的共性,而对称性的破缺才能表现出不同物质各自的特性。

说白了,量子世界总体来看是完美对称的,但在某个局部某种状态下总会发生对称性破缺,对称性就被打破了。这其实就是宇宙万物不断变化的根源所在。

当然,宇称不守恒并不仅仅从理论上诠释了对称性破缺,科学家们也证实了这种现象确实存在,早就在实验室中发现了粒子不对称现象。

其实,我们也可以换一种角度来理解量子涨落现象。根据量子力学的不确定性,在极短的时间内,任何事情终究都会发生,不管多么离奇的事情。

而时间与能量就存在不确定性关系,时间越短,能量就会更大。这种关系也能解释量子隧穿效应,微观粒子在极短的时间里可以获取极高的能量,突破“能量势垒”的束缚,直接穿越到理论上不可能达到的位置。

用宏观物体来打比方就更容易理解了。无论如何努力,在徒手的情况下你最多能翻越2米高的墙,那么“2米”就是你的“能量势垒”,想要徒手翻越一堵10米高的墙无论如何你都做不到。但按照量子力学法则,只要时间足够短,你就能获得超乎想象的能量,从而直接穿越10米高的墙!

量子涨落也是如此,在某个极短时间里,可以涨落出极高的能量,甚至直接涨落出奇点,也是有可能的。也就是说,我们的宇宙完全就是一个极大的量子涨落,而且这个极大的涨落并没有瞬间湮灭,可能持续很长时间才会湮灭,也可能永远不会湮灭,当然也可能下一秒就会湮灭,谁也不知道什么时候会发生!

这听起来好像违反了量子涨落的概念:衍生出来的虚粒子能量不应该瞬间湮灭吗?正常情况下,确实如此。但正如我反复强调的,量子力学本来就不按套路出牌,不能用常规思维去衡量微观世界,不确定性才是那里的主导,而不确定性意味着在足够短的时间里,任何匪夷所思的事情都可能发生。

于是,在某个足够短的瞬间,衍生出来的虚粒子对能量并没有消失,也成为了我们宇宙诞生的基础。

至于通过量子涨落衍生出来的能量到底来自哪里,目前并没有定论,很多科学家认为来自无法被我们认知的“超时空”,那是另一个维度。超时空到底是什么存在方式?这又是另一个深奥的话题了,这里就不详述了,留给大家思考。

完!

原文链接:https://www.toutiao.com/article/7311885933148750355

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