宇宙从何而来?
发表于2022-06-26 17:22:47

宇宙从何而来?

宇宙空间广袤无垠,绝大部分都是巨大的虚空,这些空无一物的虚空到底是从何而来的?

在137亿年前,我们的宇宙还是一个温度极高,密度极大的奇点,随后发生了一场大爆炸。在大爆炸之后的最初一段时间,物质只能以中子、质子、电子等基本粒子的形态存在。之后,随着空间的膨胀,温度逐渐降低,原子、分子开始出现,再然后,宇宙中出现了星云,接着,星云进一步形成恒星、星系,最终,宇宙变成我们现在看到的样子。

在物质逐渐演变的同时,宇宙的空间也在不断膨胀,而且膨胀的速度远远大于物质形成的速度。其中,在大爆炸之后不久,宇宙经历了一次被称为暴涨的膨胀过程,在10^-34秒内,宇宙迅速膨胀了10^78倍。因此,在物质与物质之间,就出现了巨大的虚空。

既然如此,宇宙会一直膨胀下去产生越来越多的虚空吗?这个还真不好说。

如果宇宙中的物质(包括暗物质)足够多的话,由于引力的作用,宇宙的膨胀速度将会逐渐减缓,直至停止,最后会发生坍缩,所有物质重新归于一点。这种结局叫“大坍缩”。

目前宇宙不仅在膨胀,而且还在加速膨胀,这是因为暗能量的存在抵消了引力的作用。如果宇宙中的暗能量足够强大,宇宙将会不停地加速膨胀,最终宇宙将会被撕裂,连原子都不复存在。这种结局叫“大撕裂”。

当然,更大的可能性是暗能量与物质的引力作用势均力敌,宇宙将会缓慢但无限地膨胀下去。最终,宇宙中的熵将会变得无限大,任何一处的温度将没有差别,宇宙进入“黑暗时代”,什么事情也无法发生。这种结局被称为“热寂”。

宇宙虽命中注定要终结,但那也是极其遥远的未来了,现在还不到我们杞人忧天的时候。

01、何为宇宙?要回答“宇宙从何而来”的问题,必须先弄清楚“宇宙是什么”的问题。

而回答“宇宙是什么”这个问题的答案,就是我们所说的“宇宙观”的基础。

先秦百家之诸子,其中有一子,名为尸子(很吓人的名字),曾对“宇宙”两个字做过说明。

尸子说:“上下四方曰宇,古往今来曰宙”——“宇”指的是空间,“宙”指的是时间。

所以“宇宙”就是我们所说的时间和空间的总和,“宇宙观”换句话说就是“时空观”。

跟“宇宙”这个词意思相近的是“世界”。

“世界”一词乃是佛教用语,“世”指时间,如家世、人世、生世,“界”指空间,如地界、国界、修罗界——因此,“世界”和“宇宙”是同样的意思。

在人类的历史上,对宇宙本质的看法经历过几个阶段,也就是人类的宇宙观经历了数次的变迁。

02、人类宇宙观的变迁宇宙,是人类对所有已知和未知世界的统称。

在不同的宇宙观或时空观里,人类对宇宙的认识是不同的。

盖天说古老东方的“盖天说”认为:宇宙来源于一片混沌,是盘古用巨斧劈开,清者上升为天,浊者下降为地。

有一首南北朝时的北朝民歌《敕勒歌》:“敕勒川,阴山下。天似穹庐,笼盖四野,天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊。”说的就是这种意象。另外,还有“神龟背上驮着大地,天地之间相距8万里”之说。

地心说说起地心说,很多人以为是科学时代的理论,其实不然。早在2000多年,西方就是地心说了。古希腊的埃拉托色尼早就计算出了地球的半径大致是6000公里,与我们现在测量的6400公里相差不大。

地心说认为,地球是宇宙的中心,日月星辰都绕着地球运转,最著名的就是托勒密的“地心说模型”了。这个模型非常复杂,也非常巧妙,而且建立在精致的数学之上。

日心说“日心说”又称为“地动说”,是和地心说相对立的时空观。

“日心说”的提出者是波兰的天文学家哥白尼,“日心说”之所以成功的一个很重要的原因就是它有媲美托勒密“地心说模型”的数学性。

同时,“日心说”开启了大航海时代,对西方近代的发展起到了举足轻重的作用。

牛顿的绝对时空观牛顿对物理学的贡献毋庸置疑,牛顿的力学三大定律和万有引力定律,为人类搭建了一个全新的、先进的时空观。

牛顿的学说可以理解为“绝对时空观”——时间和空间是独立于物体和运动之外的,就如同舞台和背景音乐。

牛顿认为宇宙有一个绝对的中心,当然这个中心不是地球,也不是太阳,但一定有一个绝对静止的参考系——这就是后来大名鼎鼎的以太。

在牛顿的时空观里,不同惯性参考系之间观察到的运动学参数,都可以通过伽利略变换而联系到一起。

牛顿的理论获得了空前的成就,在万有引力定律的帮助下,人们仅仅通过计算就发现了新的行星——海王星。

可以说,整个工业革命就是建立在牛顿的时空观之上的!

爱因斯坦的相对论时空观牛顿的绝对时空观统治人类200年,在19世纪末出现了问题。

为了测量地球在以太中的运行速度,迈克尔逊和莫雷进行了著名的实验,史称迈克尔逊-莫雷实验。

这是一个成功的“失败实验”——在实验上,它是成功的,但是在寻找以太上,它失败了!

以太并不存在,更重要的是,光速与参考系无关!

在此及此后一系列实验的基础上,爱因斯坦提出了光速不变的设定,驾驶者光子的列车,带人类进入相对论时代。

一种新的时空观诞生了!

爱因斯坦的学说可以理解为“相对时空观”,时间和空间与物质交织在一起,受到运动等因素影响,比如运动和引力都可以使得时间变慢。

03、宇宙大爆炸目前人类所相信的时空观基本上还是相对论时空观。

在广义相对论的基础上,人类发展出了“宇宙物理学”——对,就是我的id~

人类目前认为宇宙来源于140亿年前的一个最初的奇点的爆炸——这就是大爆炸理论。

所以,我们现在来回答宇宙从哪儿来的,那就是——大爆炸来的!

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