像我们地球上的所有元素,太阳,银河系以及其他星系中的所有物质,是怎么来的


M理论的宇宙的总能量为零,整个从虚无中自发涌现,物质不过是其中微小的一部分。这种过程可以产生任意多个宇宙,也不需要安排任何创世者。


宇宙大爆炸炸出来的,你可以去看看《宇宙有道理》这部纪录片,里面有讲。


这让我想起了曾经杨振宁在做一个关于他理论的报告时,泡利问他:它的质量是什么?

杨振宁有点胆怯得答到:这个问题我们还没有找到好的解决方案。

这个问题便是杨-米尔斯场论中一个关键性问题,质量问题。一本介绍希格斯波色子,也就是上帝粒子的书就把这个故事放在了前面。

这个问题后来得到解决了吗?答案是肯定的。研究表明,规范对称性决定相互作用,规范对称破缺导致物质质量的产生。具体理论单是想要看懂,就得学一堆的东西,包括群论、非欧几何、线性代数、高等微积分、色动量子力学和广义相对论等等,很难用通俗的语言讲清楚,所以不适合在大众之中科普,因为几乎无法用通俗的语言来描述。这也是为什么我们从来没听说有民科站出来挑战这个理论。

这个问题的解决离不开希格斯机制。1964年,英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在。而在希格斯机制中,希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量予以规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量,并在不抵触规范场论的同时,赋予基本粒子质量。

虽然上帝粒子已经被发现,也就是说希格斯机制已被实验证实,但是,物理学者仍旧不清楚关于希格斯机制的诸多细节。因而这个问题还未得到完美解决。


宇宙的一切,包括物质、空间与时间。都是以组成物质的不可再分基本粒子,则物子的运动,引起聚合、离散的变化而形成的。物子的性质,就是宇宙本质。宇宙的一切存在,无一例外,都是以宇宙本质决定的。


大爆炸开始时,约150亿年前,体积无限小,密度无限大,温度无限高,时空曲率无限大的点,称为奇点。空间和时间诞生于某种超时空——部分宇宙学家称之为量子真空(假真空),其充满着与海森堡不确定性原理相符的量子能量扰动。

大爆炸后10^-43秒(普朗克时间):约1032度,宇宙从量子涨落背景出现,这个阶段称为普朗克时间。在此之前,宇宙的密度可能超过每立方厘米10^94克,超过质子密度10^78倍,物理学上所有的力都是一种。(超对称)在这个阶段,宇宙已经冷却到引力可以分离出来,开始独立存在,存在传递引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力(强、弱相互作用和电磁相互作用)仍为一体。

大爆炸后10^-35秒:约10^27度,暴涨期,引力已分离,夸克、玻色子、轻子形成。此阶段宇宙已经冷却到强相互作用可以分离出来,而弱相互作用及电磁相互作用仍然统一于所谓电弱相互作用。宇宙也发生了暴涨,暴涨仅持续了10^-33秒,在此瞬间,宇宙经历了100次加倍,得到的尺度是先前尺度的10^30倍。

大爆炸后10^-12秒:约10^15度,粒子期,质子和中子及其反粒子形成,玻色子、中微子、电子、夸克以及胶子稳定下来。宇宙变得足够冷,电弱相互作用分解为电磁相互作用和弱相互作用。轻子家族(电子、中微子以及相应的反粒子)需要等宇宙继续冷却10^-4秒才能从与其他粒子的平衡相中分离出来。

大爆炸后0.01秒:约1000亿度,光子、电子、中微子为主,质子中子仅占10亿分之一,热平衡态,体系急剧膨胀,温度和密度不断下降。

大爆炸后0.1秒后:约300亿度,中子质子比从1.0下降到0.61。

大爆炸后1秒后:约100亿度,中微子向外逃逸,正负电子湮没反应出现,核力尚不足束缚中子和质子。

大爆炸后10秒后:约30亿度,核时期,氢、氦类稳定原子核形成。

其他重元素,来源于轻元素的聚变,特别在桓星演化过程中的聚变。


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