像我們地球上的所有元素,太陽,銀河系以及其他星系中的所有物質,是怎麼來的


M理論的宇宙的總能量爲零,整個從虛無中自發湧現,物質不過是其中微小的一部分。這種過程可以產生任意多個宇宙,也不需要安排任何創世者。


宇宙大爆炸炸出來的,你可以去看看《宇宙有道理》這部紀錄片,裏面有講。


這讓我想起了曾經楊振寧在做一個關於他理論的報告時,泡利問他:它的質量是什麼?

楊振寧有點膽怯得答到:這個問題我們還沒有找到好的解決方案。

這個問題便是楊-米爾斯場論中一個關鍵性問題,質量問題。一本介紹希格斯波色子,也就是上帝粒子的書就把這個故事放在了前面。

這個問題後來得到解決了嗎?答案是肯定的。研究表明,規範對稱性決定相互作用,規範對稱破缺導致物質質量的產生。具體理論單是想要看懂,就得學一堆的東西,包括羣論、非歐幾何、線性代數、高等微積分、色動量子力學和廣義相對論等等,很難用通俗的語言講清楚,所以不適合在大衆之中科普,因爲幾乎無法用通俗的語言來描述。這也是爲什麼我們從來沒聽說有民科站出來挑戰這個理論。

這個問題的解決離不開希格斯機制。1964年,英國科學家彼得·希格斯提出了希格斯場的存在,並進而預言了希格斯玻色子的存在。而在希格斯機制中,希格斯場引起自發對稱性破缺,並將質量予以規範傳播子和費米子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它通過自相互作用而獲得質量,並在不牴觸規範場論的同時,賦予基本粒子質量。

雖然上帝粒子已經被發現,也就是說希格斯機制已被實驗證實,但是,物理學者仍舊不清楚關於希格斯機制的諸多細節。因而這個問題還未得到完美解決。


宇宙的一切,包括物質、空間與時間。都是以組成物質的不可再分基本粒子,則物子的運動,引起聚合、離散的變化而形成的。物子的性質,就是宇宙本質。宇宙的一切存在,無一例外,都是以宇宙本質決定的。


大爆炸開始時,約150億年前,體積無限小,密度無限大,溫度無限高,時空曲率無限大的點,稱爲奇點。空間和時間誕生於某種超時空——部分宇宙學家稱之爲量子真空(假真空),其充滿着與海森堡不確定性原理相符的量子能量擾動。

大爆炸後10^-43秒(普朗克時間):約1032度,宇宙從量子漲落背景出現,這個階段稱爲普朗克時間。在此之前,宇宙的密度可能超過每立方厘米10^94克,超過質子密度10^78倍,物理學上所有的力都是一種。(超對稱)在這個階段,宇宙已經冷卻到引力可以分離出來,開始獨立存在,存在傳遞引力相互作用的引力子。宇宙中的其他力(強、弱相互作用和電磁相互作用)仍爲一體。

大爆炸後10^-35秒:約10^27度,暴漲期,引力已分離,夸克、玻色子、輕子形成。此階段宇宙已經冷卻到強相互作用可以分離出來,而弱相互作用及電磁相互作用仍然統一於所謂電弱相互作用。宇宙也發生了暴漲,暴漲僅持續了10^-33秒,在此瞬間,宇宙經歷了100次加倍,得到的尺度是先前尺度的10^30倍。

大爆炸後10^-12秒:約10^15度,粒子期,質子和中子及其反粒子形成,玻色子、中微子、電子、夸克以及膠子穩定下來。宇宙變得足夠冷,電弱相互作用分解爲電磁相互作用和弱相互作用。輕子家族(電子、中微子以及相應的反粒子)需要等宇宙繼續冷卻10^-4秒才能從與其他粒子的平衡相中分離出來。

大爆炸後0.01秒:約1000億度,光子、電子、中微子爲主,質子中子僅佔10億分之一,熱平衡態,體系急劇膨脹,溫度和密度不斷下降。

大爆炸後0.1秒後:約300億度,中子質子比從1.0下降到0.61。

大爆炸後1秒後:約100億度,中微子向外逃逸,正負電子湮沒反應出現,核力尚不足束縛中子和質子。

大爆炸後10秒後:約30億度,核時期,氫、氦類穩定原子核形成。

其他重元素,來源於輕元素的聚變,特別在桓星演化過程中的聚變。


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