宇宙是怎么诞生的

物质和能量是怎么转换的

宇宙学说认为,我们所观察到的宇宙,在其孕育的初期,集中于一个体积极小、温度极高、密度极大的奇点。在141亿年前左右,奇点产生后发生大爆炸,从此开始了我们所在的宇宙的诞生史。

1929年,天文学家哈勃公布了一个震惊科学界的发现。这个发现在很大程度上导致这样的结论:所有的河外星系都在离我们远去。即宇宙在高速地膨胀着。这一发现促使一些天文学家想到:既然宇宙在膨胀,那么就可能有一个膨胀的起点。天文学家勒梅特认为,现在的宇宙是由一个“原始原子”爆炸而成的。这是大爆炸说的前身。俄裔美国天文学家伽莫夫接受并发展了勒梅特的思想,于1948年正式提出了宇宙起源的大爆炸学说。
伽莫夫认为,宇宙最初是一个温度极高、密度极大的由最基本粒子组成的“原始火球”——引力奇点。根据现代物理学,这个火球必定迅速膨胀,它的演化过程好像一次巨大的爆发。由于迅速膨胀,宇宙密度和温度不断降低,在这个过程中形成了一些化学元素,然后形成由原子、分子构成的气体物质。气体物质又逐渐凝聚成星云,最后从星云中逐渐产生各种天体,成为现在的宇宙。
这种学说一般人听起来非常离奇,不可思议。在科学界,也由于这个学说缺乏有力的观测证据,因而在它刚刚问世时,并未予以普遍的响应。
到了1965年,宇宙背景辐射的发现使大爆炸说重见天日。原来,大爆炸说曾预言宇宙中还应该到处存在着“原始火球”的“余热”,这种余热应表现为一种四面八方都有的背景辐射 。特别令人惊奇的是 ,伽莫夫预言的“余热”温度竟恰好与宇宙背景辐射的温度相当。另一方面,由于有关的天文学基本数据已被改进,因此根据这个数据推算出来的宇宙膨胀年龄,已从原来的50亿年增到100—200亿年,现在最准确的是137亿年,这个年龄与天体演化研究中所发现的最老的天体年龄是吻合的。由于大爆炸说比其他宇宙学说能够更多、更好地解释宇宙观测事实,因此愈来愈显示出它的生命力。现在,大多数天文学家都接受了大爆炸说的基本思想,不少过去不能解释的问题正在逐步解决,它是最有影响、最有希望的一种宇宙学。追问

为什么在现实世界能量无法转换成物质呢?

追答

想形成的过程--事物是代表实相的符号,它们也像文字一样传递实相的意义。文字本身不是思想,事物本身也不是讯息。文字是表达的方式,物质事物也只是表达的另一媒体。你们习惯於直接用话来表达自己,你们可以听到自己在说话,感觉自己的喉咙肌肉在动,而且你们注意一下,会发现在你们说话时身体内有许多反应。
物质事物是另一种表达方式的结果,它们就跟文字语言一样也是你们创造出来的,我此处指的不是你们光用手或经由某种制造过程就可以把物质事物制造出来,我的意思是:你们是人类进化过程的自然 产品,就像文字一样。请细察一下你们说话的过程,你们听到了自己说的话,也知道话说得恰当与否,但是即使这些话多少与你们所表达的感觉相当接近,它们不等於是你们的感觉,你们所想的与所表达的必然有一段差距。
在你们开始讲一段话而尚不知如何结束这句话的时候,你们仔细去想一想一句话如何开始、如何结束的过程?或者去想一想你们如何组成文字?这时你们会发现自己对语言的熟悉感开始消失。你们并不明白自己如何操纵与掌握文字,如何在成堆的符号中精确的挑选出足以表达特定思想的文字,所以就这个情形来看,你们根本不明白你们自己是如何思想的。
你们是如何将本页的文字符号转换成思想而储备、甚而转变成你们自己的思想的?这个过程你们并不明白。既然你们在意识层面上对平常说话转换的过程所知极少,当然你们对自己在做的其他更复杂的转换过程就更不知道了。例如,你们不断的在创造你们的物质环境以做为一种交通与表达的方式,便是这种复杂的过程之一。只有从这个角度才能明白物质事物的真正本质,只有在体会到思想与希望不断的在转换成物质事件之后,你们才能明白你们是真正超越环境,时间及命运的。

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第1个回答  2014-06-22
摘自《量子力学史话》:
千百年来,无数的疑问都指向一个无法解释的事实 :物质是怎么产生的?我们知道,根据最基本的物理定律,物质不会凭空产生或消失,那么宇宙开端伊始难道就存在物质嘛?如果你说如今宇宙中的所有物质都是宇宙中本来就有的,那么我想质问你一句:这些“本来就有”的物质是怎么“有”的?是上帝变出来的嘛?显然这是自欺欺人的解释。我们是要探求客观世界的客观真理,而不是用自己的想象力创造出一个万能的造物主。
曾几何时,所有的科学家都认为,无中生有是绝对不可能的。物质不能被凭空制造,能量也不能被凭空制造,遑论时空本身。但是不确定性原理的出现把这一切旧观念都摧枯拉朽一般地粉碎了。
海森堡告诉我们,在极小的空间和极短的时间里,什么都是有可能发生的,因为我们对时间非常确定,所以反过来对能量就非常地不确定。能量物质可以逃脱物理定律的束缚,自由自在地出现和消失。但是,这种自由的代价就是它只能限定在那一段极短的时间内,当时刻一到,灰姑娘就要现出原形,这些神秘的能量物质便要消失,以维护质能守恒定律在大尺度上不被破坏。
不过上世纪60 年代末,有人想到了一种可能性:引力的能量是负数(因为引力是吸力,假设无限远的势能是0,那么当物体靠近后因为引力做功使得其势能为负值),所以在短时间内凭空生出的能量物质,它们之间又可以形成引力场,其产生的负能量正好和它们本身抵消,使得总能量仍然保持为0,不破坏守恒定律。这样,物质就可以免于刚一诞生就要消失的命运,真的从一无所有中产生了。
许多人都相信,我们的宇宙本身就是通过这种机制产生的。量子效应使得一小块时空突然从根本没有时空中产生,然后因为各种力的作用,它突然指数级地膨胀起来,在瞬间扩大到整个宇宙的尺度。MIT 的科学家阿伦. 古斯(Alan Guth) 在这种想法上出发,创立了宇宙的“暴涨理论"(Ination)。在宇宙创生的极早期,各块空间都以难以想象的惊人速度暴涨,这使得宇宙的总体积增大了许多许多倍。这就可以解释为什么今天它的结构在各个方向看来都是均匀同一的。
暴涨理论创立以来也已经出现多个版本,不过很难确定地证实这个理论究竟是否正确,因为宇宙毕竟不像我们的实验室可以随心所欲地观测研究。但大多数物理学家对其还是偏爱的,认为这是一个有希望的理论。1998 年,古斯还出版了一本通俗的介绍暴涨的书,他最爱说的一句话是:“宇宙本身就是一顿免费午餐。”意思是宇宙是从一无所有中而来的。

在任何时候,大自然都固执地坚守着这一底线: 绝不让我们有任何机会可以同时得到位置和动量的精确值。任凭我们机关算尽,花样百出,它总是比我们高明一筹,每次都狠狠的把我们的小聪明击败。不能测量电子的位置和动量?我们来设计一个极小极小的容器,它内部只能容纳一个电子,不留下任何多余的空间,这下如何?电子不能乱动了吧?可是,首先这种容器肯定是造不出来的,因为它本身也必定由电子组成,所以它本身也必然要有位置的起伏,使内部的空间涨涨落落。退一步来说,就算可以,在这种情况下,电子也会神秘地渗过容器壁,出现在容器外面,像传说中穿墙而过的崂山道士。不确定性原理赋予它这种神奇的能力,冲破一切束缚。还有一种办
法,降温。我们都知道原子在不停地振动,温度是这种振动的宏观表现,当温度下降到绝对零度,理论上原子就完全静止了。那时候动量确定为零,只要测量位置就可以了吧?可惜,绝对零度是无法达到的,无论如何努力,原子还是拼命地保有最后的一点内能不让我们测准它的动量。不管是谁,也无法让原子完全静止下来,传说中的圣斗士也不行――他们无法克服不确定性原理。
动量p 和位置q,它们真正地是“不共戴天”。只要一个量出现在宇宙中,另一个就神秘地消失。要么,两个都以一种模糊不清的面目出现。海森堡很快又发现了另一对类似的仇敌,它们是能量E 和时间t。只要能量E 测量得越准确,时刻t 就愈加模糊;反过来,时间t 测量得愈准确,能量E 就开始大规模地起伏不定。而且,它们之间的关系遵守相同的不确定性规则:
E *t > =h/2Pi
各位看官,我们的宇宙已经变得非常奇妙了。各种物理量都遵循着海森堡的这种不确定性原理,此起彼伏,像神秘的大海中不断升起和破灭的泡沫。在古人看来,“空”就是空荡荡无一物。不过后来人们知道了,看不见的空气中也有无数分子,“空”应该指抽空了空气的真空。再后来,人们觉得各种场,从引力场到电磁场,也应该排除在“空”的概念之外,它应该仅仅指空间本身而已。
但现在,这个概念又开始混乱了。首先爱因斯坦的相对论告诉我们空间本身也能扭曲变形,事实上引力只不过是它的弯曲而已。而海森堡的不确定性原理展现了更奇特的场景:我们知道t 测量得越准确,E 就越不确定。所以在非常非常短的一刹那,也就是t 非常确定的一瞬间,即使真空中也会出现巨大的能量起伏。这种能量完全是靠着不确定性而凭空出现的,它的确违反了能量守恒定律!但是这一刹那极短,在人们还没有来得及发现以前,它又神秘消失,使得能量守恒定律在整体上得以维持。间隔越短,t 就越确定,E 就越不确定,可以凭空出现的能量也就越大。
所以,我们的真空其实无时无刻不在沸腾着,到处有神秘的能量产生并消失。爱因斯坦告诉我们,能量和物质可以互相转换,所以在真空中,其实不停地有一些“幽灵”物质在出没,只不过在我们没有抓住它们之前,它们就又消失在了另一世界。真空本身,就是提供这种涨落的最好介质。
第2个回答  2011-10-10
宇宙由大爆炸产生,未知的机制使一个奇点发生了爆炸。
你说的是质量和能量之间怎么转换吧?E=mc^2,所以一点点的质量亏损就能释放出相当大的能量。。。
第3个回答  2013-02-19
我也不知道耶,好像很久以前宇宙是一个很小很小的点,你想像不到,突然有一天宇宙爆炸了,就慢慢地扩大
第4个回答  2011-10-10
孩子你让我亚历山大!
第5个回答  2011-10-10
爆炸
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